Mikroskopisch kleine Barcodes identifizieren Biowaffen schnell

Mikroskopisch kleine Metalldrähte markiert mit Barcodes wie so viele Boxen von Supermarkt Spaghetti Maight eines Tages helfen biologische Waffen sehr viel schneller als die heutigen Methoden identifizieren.

Die Technologie könnten Soldaten, zum richtigen Zeitpunkt die richtige Art von Anti-Erreger Schutz verwenden.

Derzeit um Biowaffen, zu ermitteln, ob ein Bakterium wie Anthrax, ein Virus wie Pocken oder ein Toxin wie Botulismus, müssen Proben vom Schlachtfeld gesammelt und in kontrollierten Laboratorien kultiviert.

Das neue System würde sehr klein sein und arbeiten praktisch sofortige, sagte Jeffrey Tok, Forscher am Lawrence Livermore National Laboratory und Teamleiter für eine Multi-Organ-Gruppe, die der Entwicklung des Systems.

Wie wird es gemacht

Das Herzstück dieses tragbare, Lickity-Split Biowaffen-Erkennungssystem ist ein Zusammenschluss aus zwei Teilen.

Zählt die winzigen Drähten, das sind etwa 250 Nanometer herum (ca. 300-Mal dünner als ein menschliches Haar) und 6.000 Nanometer lang. Die andere ist eine Auswahl von Zellen, die Viren, Bakterien und andere unangenehme Eindringlinge zu infizieren, Antikörper, Proteine, die der Körper produziert, um direkt anzugreifen, oder direkt das Immunsystem angreifen. Jede dieser Erreger fordert eines einzigartigen Antikörpers.

Die winzigen Drähten – von einem unabhängigen Unternehmen gemacht — elektrochemisch gebildet werden und dann mit Bands von Silber, Gold und Nickel Muster produzieren, die ähnlich wie die allgegenwärtigen Strichcodes auf Produkte weltweit gefunden werden.

Antikörper werden dann im Wesentlichen auf die winzige Drähte geklebt. So wie eine Schachtel mit 9-Zoll-Nägel ein Barcode wird und ein Box-Set der klassischen Nine Inch Nails CDs ein anderes bekommt, Milzbrand Antikörper sind Nanodrähte mit einem Code an und Pocken Antikörper sind Nanodrähte miteinander verbunden.

"In the End, müssen Sie einen Pool von verschiedenen gestreiften Nanodrähte, von die jeder einen einzigartige Antikörper zugewiesen ist, die für diesen bestimmten Erreger erkennen haben wird," erklärt Tok.

Wie es funktioniert

Um Krankheitserreger, Millionen von Barcodes, zu identifizieren sind Antikörper-tragenden Nanodrähte schwebte in einer neutralen Flüssigkeit namens einen Assay-Puffer, in dem Proben der mutmaßliche Krankheitserreger injiziert werden. Wenn ein Erreger (oder eine Zelle in der Erreger namens "Antigen") die entsprechenden Antikörper erfüllt, werden die beiden beitreten, Erstellen eines Nanowwire, Antikörper, Antigen-Sandwich, das fluoreszieren wird oder Glühen unter einem speziellen Licht.

Um die Erreger zu ID nimmt das System zwei digitale Fahndungsfotos in kurzer Folge. In der ersten das besondere Licht ist aus, und die Barcodes sind sichtbar. In der zweiten das Licht eingeschaltet ist und die Erreger-Fingersatz-Nanodrähte glühen. Ein Computer entspricht dann jeden glühenden Draht in zwei Foto zu seinen Barcode in einer Foto.

Ein wesentlicher Vorteil des Systems, Tok sagte, ist, dass viele Arten Barcode Antikörper zusammen in der Assay-Puffer-Flüssigkeit gemischt werden können, die immer wieder verwendet werden können. Für das Testprojekt wurden vier Arten von Antikörpern und entsprechenden Barcodes verwendet.

"In der Theorie, die wir für mehr als 100 verschiedenen gestreiften Nanodrähte in einem einzigen Snapshot Verhören konnte", sagte er: "Das macht die Analyse sehr schnell."

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Angewandte Chemieveröffentlicht.