Diposting Minggu, 24 April 2011 jam 6:51 pm oleh Evy Siscawati

Mikrochip biosensor baru dapat mempercepat pengembangan obat

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Minggu, 24 April 2011 -


 

Sebuah array nanosensor berukuran satu sentimeter dapat secara serentak dan berkesinambungan mengamati ribuan kali lebih banyak peristiwa ikatan protein daripada sensor sebelumnya. Sensor baru ini juga mampu mendeteksi interaksi dengan sensitivitas lebih baik dan mengirimkan hasilnya lebih cepat daripada metode standar emas sekarang.

“Anda dapat memasukkan ribuan atau bahkan puluhan ribu protein berbeda dalam chip yang sama dan menjalankan eksperimen pengikatan protein dalam satu serangan,” kata Shan Wang, profesor ilmu dan teknik bahan serta teknik listrik yang memimpin penelitian.

“Secara teori, dalam satu tes, anda dapat melihat afinitas obat pada tiap protein dalam tubuh manusia,” kata Richard Gaster,  kandidat MD/PhD dalam bioteknik dan pengobatan, yang merupakan penulis perdana paper yang menjelaskan penelitian ini dalam isu Nature Nanotechnology, sekarang.

Kekuatan array nanosensor berada pada dua keunggulan. Pertama, penggunaan tag nano magnetik yang tertempel pada protein ynag dipelajari – seperti obat – sangat mempercepat kepekaan pengawasan.

Kedua, model analitis yang dikembangkan para peneliti memungkinkan mereka secara akurat meramalkan hasil akhir interaksi berbasis hanya pada beberapa menit data pengawasan. Teknik sekarang hanya mengawasi tidak lebih dari empat interaksi yang serentak sementara prosesnya bisa berjam-jam.

“Saya rasa teknologi mereka memiliki potensi merevolusi bagaimana kita melakukan bioassay,” kata P.J. Utz, asisten profesor pengobatan (imunologi dan rematologi) di Pusat Medis Universitas Stanford, yang tidak terlibat dalam penelitian.

Sebuah mikrochip dengan array nanosensor (persegi jingga) terlihat dengan protein berbeda (beraneka warna) tertempel pada tiap sensor. Empat protein perawatan potensial (bentuk Y biru), dengan tag nano magnetik tertempel (bola abu-abu) telah ditambahkan. Satu protein obat ditunjukkan berikatan dengan sebuah protein di nanosensor.

Anggota tim penelitian Wang mengembangkan teknologi nanosensor magnetik beberapa tahun lalu dan menunjukkan sensitivitasnya pada eksperimen dimana mereka menunjukkan kalau ia dapat mendeteksi sebuah penanda biologis protein terkait kanker dalam darah tikus pada konsentrasi seperseribu dari yang dapat dideteksi teknik yang tersedia secara komersil. Penelitian tersebut dijelaskan dalam makalah tahun 2009 di Nature Medicine.

Para peneliti merancang nanotag untuk menempel dengan protein tertentu yang dipelajari. Ketika sebuah protein yang dilengkapi nanotag berikatan dengan protein lain yang tertempel ke nanosensor, nanotag magnetik mengubah medan magnet ambang disekitar nanosensor secara khas sehingga dapat dirasakan oleh detektor.

“Katakanlah kita melihat obat kanker payudara,” kata Gaster. “Tujuan obat ini adalah berikatan dengan protein target pada sel kanker payudara sekuat mungkin. Namun kita juga ingin tahu: Seberapa kuat obat berikatan dengan protein lain di tubuh?”

Untuk mengetahuinya, para peneliti harus meletakkan protein kanker payudara dalam array nanosensor bersama dengan protein dari hati, paru, ginjal dan jaringan lainnya yang dipertimbangkan. Lalu mereka menambahkan obat yang sudah ditempeli nanotag dan melihat protein mana yang diikat obat dan seberapa kuat.

“Kita dapat melihat seberapa kuat obat itu berikatan dengan sel kanker payudara dan kemudian seberapa kuat ikatannya dengan sel lain pada tubuh manusia seperti hati, jantung dan otak,” kata Gaster. “Jadi kami dapat mulai meramalkan efek samping obat ini tanpa melibatkan pasien sesungguhnya.”

Kepekaan yang meningkat pada deteksi yang dimunculkan nanotag magnetik yang memungkinkan Gaster dan Wang menentukan bukan hanya kapan ikatan terbentuk namun juga kekuatannya.

“Laju ikatan dan pelepasan proten memberitahu seberapa kuat ikatannya,” kata Gaster. Ini faktor penting dengan berbagai obat.

“Saya terkesan dengan kepekaan yang tercapai,” kata Utz. “Mereka mendeteksi dalam ordo antara 10 hingga seribu molekul dan itu mengejutkan.”

Nanosensor berbasis pada tipe sensor yang sama digunakan dalam hard drive komputer, kata Wang.

“Karena chip kami sepenuhnya berbasis teknologi dan prosedur mikroelektronika yang biasa, jumlah sensor per luas sangat terskala dengan biaya sangat kecil,” katanya.

Walaupun chip yang digunakan dalam makalah Nature Nanotechnology memiliki lebih dari seribu sensor per sentimeter persegi. Wang mengatakan bukan masalah meletakkan ribuan sensor dalam ukuran yang sama.

“Ia dapat diperluas hingga seratus ribu sensor per sentimeter, tanpa bahkan mendorong batas teknologi industri elektronika mikro,” katanya.

Wang mengatakan ia melihat masa depan cerah untuk peningkatan aray nanosensor yang kuat, sebagai infrastruktur teknologi untuk membuat aray nanosensor sekarang.

“Langkah selanjutnya adalah mengawinkan teknologi ini dengan obat khusus yang sedang dikembangkan,” kata Wang. ”Ini seperti teknik pembunuh untuk teknologi ini.”

Peneliti Stanford lainnya yang berpartisipasi dalam penelitian dan penulis bersama makalah Nature Nanotechnology adalah Liang Xu dan Shu-Jen Han, keduanya mahasiswa pascasarjana ilmu dan teknik bahan di saat penelitian berlangsung; Robert Wilson, ilmuan senior ilmu dan teknik bahan; dan Drew Hall, mahasiswa pasca sarjana teknik listrik. Penulis lainnya adalah Drs. Sebastian Osterfeld dan Heng Yu dari MagArray Inc. di Sunnyvale. Osterfeld dan Yu adalah mantan alumni Wang Group.

Pendanaan penelitian ini datang dari Lembaga Kanker Nasional, Yayasan Sains Nasional, Dinas Proyek Penelitian Lanjut PERtahanan, Yayasan Gates dan Perusahaan Semikonduktor Nasional.

Sumber berita:

Stanford University.

Referensi jurnal :

1.      Richard S. Gaster, Liang Xu, Shu-Jen Han, Robert J. Wilson, Drew A. Hall, Sebastian J. Osterfeld, Heng Yu, Shan X. Wang. Quantification of protein interactions and solution transport using high-density GMR sensor arrays. Nature Nanotechnology, 2011; DOI: 10.1038/nnano.2011.45

2.      Richard S Gaster, Drew A Hall, Carsten H Nielsen, Sebastian J Osterfeld, Heng Yu, Kathleen E Mach, Robert J Wilson, Boris Murmann, Joseph C Liao, Sanjiv S Gambhir, Shan X Wang. Matrix-insensitive protein assays push the limits of biosensors in medicine. Nature Medicine, 2009; 15 (11): 1327 DOI: 10.1038/nm.2032

 

 

 

 

 

 

 

 

Evy Siscawati
Facts are the air of scientists. Without them you can never fly (Linus Pauling). Berjalan di pantai, dud dud, berjalan di pantai, dud dud (ESW).
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.