나노기술: 모듈형 디자인의 유연한 바이오센서

LMU 연구자들은 바이오센서를 다양한 응용 분야에 쉽게 적용할 수 있는 전략을 개발했습니다.

바이오센서는 의학 연구와 진단에서 핵심적인 역할을 합니다.

하지만 현재는 일반적으로 각 응용 분야에 맞게 특별히 개발해야 합니다.

LMU 화학자 필립 티네펠트가 이끄는 팀은 다양한 대상 분자와 농도 범위에 쉽게 적용할 수 있는 센서를 설계하기 위한 일반적인 모듈식 전략을 개발했습니다.

연구진이 Nature Nanotechnology 저널에 보고한 바에 따르면 , 그들의 새로운 모듈식 센서는 연구를 위한 새로운 진단 도구의 개발을 크게 가속화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

센서는 분자 "힌지"로 연결된 두 개의 팔로 구성된 DNA 오리가미 스캐폴드를 사용합니다. 각 팔에는 형광 염료가 태그되어 있으며, 태그 사이의 거리는 형광 공명 에너지 전달(FRET)을 통해 기록됩니다. 닫힌 상태에서 두 팔은 평행합니다. 구조가 열리면 팔이 접혀 최대 90° 각도를 형성합니다. 연구의 수석 저자인 Viktorija Glembockyte는 "이러한 큰 구조적 변화의 결과로 형광 신호도 상당히 변합니다."라고 설명합니다.

"이를 통해 작은 구조적 변화가 있는 시스템보다 훨씬 더 선명하고 정밀하게 신호를 측정할 수 있습니다."

협력효과

오리지미 스캐폴드에는 핵산, 항체, 단백질 등 다양한 생물 분자 표적에 대한 도킹 사이트를 장착할 수 있습니다.

센서가 열려 있는지 닫혀 있는지는 해당 표적 분자가 오리가미 스캐폴드에 결합되는 정도에 따라 달라집니다.

따라서 센서는 추가적인 결합 부위를 사용하거나 DNA 가닥을 안정화함으로써 의도적으로 적응 및 최적화될 수 있습니다.

"대상 분자와 센서 사이의 여러 분자적 상호작용이 동시에 쿼리되도록 오리가미를 설계하는 것은 비교적 쉽습니다."라고 Tinnefeld는 설명합니다.

"이러한 다중 결합은 흥미로운 협력 효과를 이끌어내어 생체 분자 상호작용 자체에 개입하지 않고도 센서의 감도를 구체적으로 제어할 수 있게 합니다. 즉, 표적 분자가 결합 부위에 도킹하는 강도를 제어하는 ​​것입니다. 이러한 유연성은 우리 시스템의 주요 장점입니다."

연구자들은 앞으로 생물의학 및 기타 응용 분야에서 센서를 더욱 최적화할 계획입니다. Tinnefeld는 가능한 응용 분야는 다양한 매개변수를 모니터링하고 특정 조건에서 활성제를 방출하는 센서가 될 수 있다고 말합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241108113535.htm