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Las nanopinzas optotérmicas, una técnica de manipulación óptica innovadora de la última década, han revolucionado la manipulación óptica clásica al capturar de manera eficiente una gama más amplia de nanopartículas. Si bien esta técnica se utiliza principalmente para la manipulación in situ de nanopartículas, su potencial para identificar bionanopartículas sigue en gran medida inexplorado. En este caso, basándose en los efectos sinérgicos de la manipulación optotérmica y la biodetección basada en CRIPSR, los autores desarrollaron nanopinzas optotérmicas (CRONT) impulsadas por CRISPR. En particular, mediante el uso de ioforesis por difusión y flujos termoosmóticos cerca del sustrato bajo excitación optotérmica, los autores pudieron capturar y enriquecer con éxito bionanopartículas, incluidas nanopartículas de oro, proteínas asociadas a CRISPR y moléculas de ADN.
En un artículo reciente publicado en Light Science & Application, un equipo de científicos dirigido por los profesores Jiajie Chen, Zhi Chen, Zhang Han y Yonghong Shao de la Universidad de Shenzhen y sus colaboradores, el profesor Ho-Pui Ho de la Universidad China de Hong Kong, informa desarrolló un enfoque optotérmico para mejorar la detección de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) basada en CRISPR para alcanzar el nivel de molécula única.
Además, han introducido un nuevo método CRISPR para observar la escisión de nucleótidos. Además, este enfoque innovador ha dotado a las pinzas ópticas de una capacidad hasta ahora inalcanzable para la identificación de ADN en solución acuosa. Debido a su notable especificidad y viabilidad para la manipulación e identificación in situ de bionanopartículas, está en camino de convertirse en una herramienta universal en el diagnóstico en el lugar de atención, la biofotónica y la bionanotecnología.
El CRONT se puede ajustar de manera excelente para la manipulación de bionanopartículas y cumple con las condiciones de trabajo de la identificación de bionanopartículas objetivo basada en CRISPR. En particular, al incorporar fuerzas difusioforéticas inducidas optotérmicamente, los autores han manipulado con éxito bionanopartículas que incluyen ssDNA, dsDNA, BSA, proteína Cas12a y nanopartículas de oro funcionalizadas con ADN. Al integrar un enfoque de biodetección de ADN basado en CRISPR que investiga la escisión de un único conjugado de nanopartículas de ADN@oro atrapadas, los autores transformaron estas pinzas optotérmicas en una sonda molecular para la identificación in situ de moléculas de ADN (SARS-CoV-2 o viruela del mono) sin amplificación de ácidos nucleicos y límites de detección alcanzados de 25 aM para ssDNA y 250 aM para dsDNA.
Sorprendentemente, han demostrado que estas nanopinzas permiten la identificación, con un volumen de detección extremadamente bajo (10 μL), de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) que desempeñan un papel fundamental en la diversidad genética y están asociados con diversos rasgos fenotípicos, incluida la susceptibilidad a enfermedades y respuesta al fármaco. Por tanto, esta innovación en las técnicas de detección de SNP es crucial para satisfacer las diversas necesidades de la investigación genómica y las aplicaciones médicas en el futuro.
Estos autores resumieron el trabajo y las perspectivas de CRONT de la siguiente manera:
“CRONT ha permitido la implementación inmediata de biodetección basada en CRISPR en un volumen de detección extremadamente bajo. Las pinzas ópticas ahora están equipadas con capacidad de identificación de ADN a través del sistema biosensor basado en CRISPR. «Las propiedades de calentamiento localizado de CRONT no solo han proporcionado un camino para que se acumulen biomoléculas, sino también un ambiente térmico necesario para la escisión del complejo CRISPR».
“Un mayor desarrollo de este esquema de biodetección CRISPR optotérmico podría implicar el uso de una serie de puntos de calentamiento láser para una detección paralela de alto rendimiento, haciendo que la técnica sea más adecuada para la detección cuantitativa y reduciendo significativamente el tiempo de detección. CRONT también se puede utilizar para dirigir el complejo CRIPSR/Cas al ADN objetivo e iniciar el proceso de edición de genes. También permite a los investigadores monitorear el proceso de edición de genes en tiempo real a nivel de moléculas individuales”. agregaron.
«Anticipamos que estas nanosondas sin contacto contribuirán a una comprensión más profunda de varios procesos biológicos complejos y resaltarán las similitudes ópticas, térmicas y biológicas a nivel de partícula única». predicen los autores.
Fuente: https://english.cas.cn/
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