![\"ADN.](\"https:\/\/news.umich.edu\/wp-content\/uploads\/2013\/10\/traces-of-dna-exposed-by-twisted-light-lead-20131028.jpg\")
ANN ARBOR \u2014 Estruturas que se escondem na luz revelam pequenas quantidades de DNA com sensibilidade 50 vezes melhor do que os m\u00e9todos atuais mais eficazes, mostra um trabalho feito em colabora\u00e7\u00e3o entre a Universidade de Michigan e a Universidade de Jiangnan, na China.<\/p>\n
A detec\u00e7\u00e3o altamente sens\u00edvel do DNA pode ajudar com o diagn\u00f3stico de pacientes, resolvendo crimes e identificando as origens de contaminantes biol\u00f3gicos, como um agente patog\u00eanico em um distribuidor de \u00e1gua.<\/p>\n
“Realmente n\u00e3o importa de onde \u00e9 o DNA alvo,” disse Nicholas Kotov, Professor de Engenharia Qu\u00edmica da U-M. “A fim de detectar um DNA espec\u00edfico, s\u00f3 precisamos conhecer uma pequena por\u00e7\u00e3o de sua sequ\u00eancia.”<\/p>\n
M\u00e9todos atuais de an\u00e1lise de DNA dependem da c\u00f3pia de segmentos de um filamento de DNA. O processo descompacta a dupla h\u00e9lice e ent\u00e3o, curtos filamentos de DNA “primers”, se anexam \u00e0 cada metade de DNA original. Estes primers iniciam o processo de c\u00f3pia, usando o DNA descompactado como um modelo. Os segmentos de DNA alvos podem ser replicados desta maneira, duplicando cada ciclo. Se s\u00e3o produzidos DNAs suficientes antes das c\u00f3pias erradas se tornarem um grande problema, ent\u00e3o mais an\u00e1lises podem mostrar se a amostra corresponde a um suspeito, por exemplo.<\/p>\n
Mas se os primers forem muito seletivos para a sequ\u00eancia de DNA suspeita, ent\u00e3o a correspond\u00eancia poderia ser determinada simplesmente por detectar se o DNA tinha copiado ou n\u00e3o. Estudos revelaram que pequenas quantidades de DNA poderiam ser observadas quando nanopart\u00edculas esf\u00e9ricas de ouro foram anexadas aos primers. Se o DNA se corresponde \u00e0s suspeitas, sequ\u00eancias de cadeias de part\u00edculas vinculadas juntamente com DNA se formariam no processo de replica\u00e7\u00e3o. A solu\u00e7\u00e3o de nanopart\u00edculas mudaria a cor de vermelho para azul, devido \u00e0 forma como as cordas de part\u00edculas interagem com a luz.<\/p>\n
“Limites de detec\u00e7\u00e3o impressionantes foram alcan\u00e7ados para DNAs curtos com nanopart\u00edculas; no entanto, n\u00e3o para DNAs longos,” disse Kotov.<\/p>\n
O problema, ele explicou, \u00e9 que se as part\u00edculas est\u00e3o mais distantes do que poucos nan\u00f4metros, ou milion\u00e9simos de um mil\u00edmetro, “elas n\u00e3o interagem fortemente, e a cor azul n\u00e3o acontece.” Filamentos mais longos s\u00e3o necess\u00e1rios para diferenciar entre esp\u00e9cies e indiv\u00edduos com maior precis\u00e3o.<\/p>\n
“Se os filamentos s\u00e3o muito curtos, voc\u00ea poderia misturar o DNA de um assassino com o do cachorro de um amigo – ou a assinatura de c\u00e2ncer de est\u00f4mago maligno com o peda\u00e7o de um burrito de frango,” Kotov disse.<\/p>\n
Ele e seu parceiro Chuanlai Xu, professor de Ci\u00eancias e Tecnologia dos Alimentos da Universidade de Jiangnan, na China, lideraram um esfor\u00e7o para ver se uma mudan\u00e7a de \u00f3tica mais sutil poderia aguentar longas dist\u00e2ncias.<\/p>\n
Ao inv\u00e9s de usar nanopart\u00edculas esf\u00e9ricas, a equipe come\u00e7ou com nanobarras, com formato dos pequenos doces com sabor de fruta Mike and Ike, com cerca de 62 nan\u00f4metros de comprimento e 22 nan\u00f4metros de di\u00e2metro. Eles uniram o DNA primer aos seus pr\u00f3prios lados.<\/p>\n
Quando as nanobarras se alinham, elas tendem a se desalinharem por cerca de 10 graus. Ap\u00f3s algumas rodadas de c\u00f3pias, o ouro e as estruturas de DNA se assemelhavam \u00e0s escadas de corda torcidas. A luz que passa atrav\u00e9s da espiral de raios de ouro reagem girando.<\/p>\n
“A luz pode ser girada mesmo quando as nanobarras est\u00e3o longe umas das outras,” disse Kotov. “Isto d\u00e1 aos nossos m\u00e9todos, uma vantagem tremenda em sensibilidade para longos filamentos de DNA.”<\/p>\n
A rota\u00e7\u00e3o acontece porque a luz \u00e9 composta de ondas el\u00e9tricas e magn\u00e9ticas, que se movem de forma conjunta e os campos el\u00e9tricos e magn\u00e9ticos exercem for\u00e7as sobre part\u00edculas carregadas que t\u00eam liberdade de movimento, tais como el\u00e9trons em metais. Os el\u00e9trons em ouro respondem muito bem \u00e0 frequ\u00eancia de ondas de luz vis\u00edveis, ent\u00e3o eles come\u00e7am a se mover para a frente e para tr\u00e1s no ouro, sincronizados com a luz. Este efeito \u00e9 uma via de m\u00e3o dupla: os el\u00e9trons em movimento no ouro tamb\u00e9m podem afetar as ondas de luz.<\/p>\n
Kotov compara a luz a uma corda com ondas passando por ela.<\/p>\n
“Agora imagine que o ar ao redor da corda pode se mover mais facilmente ao longo de determinadas dire\u00e7\u00f5es,” disse Kotov.<\/p>\n
Para a luz que passa atrav\u00e9s das nanobarras de ouro, \u00e9 mais f\u00e1cil se a onda el\u00e9trica mover o comprimento da nanobarras para cima e para baixo, ent\u00e3o a luz gira como ela se move de nanobarra para nanobarra e continua torcendo depois que deixa a estrutura. E dependendo se a luz come\u00e7a girando no sentido hor\u00e1rio ou anti-hor\u00e1rio, sente-se mais a tor\u00e7\u00e3o das nanobarras em diferentes comprimentos de onda.<\/p>\n
“Para fins anal\u00edticos, isto \u00e9 um presente,” disse Kotov.<\/p>\n
Os dois picos na quantidade de voltas da luz no sentido hor\u00e1rio e anti-hor\u00e1rio podem ser adicionados juntos, o que torna um sinal mais forte e permite ao m\u00e9todo identificar uma correspond\u00eancia, ou par, com pequenas quantidades de DNA.<\/p>\n
“A for\u00e7a da rota\u00e7\u00e3o atinge seu m\u00e1ximo quando o espa\u00e7o entre as nanobarras \u00e9 de 20 nan\u00f4metros, que \u00e9 exatamente o que precisamos para a detec\u00e7\u00e3o da longa, seletiva e espec\u00edfica esp\u00e9cie de filamento de DNA,” disse Kotov. “Os c\u00e1lculos apresentados mostram que podemos potencialmente aumentar a sensibilidade ainda mais no futuro e para DNAs ainda mais longos.”<\/p>\n
O estudo, “Attomolar DNA detection with Chiral Nanorod Assemblies,” ser\u00e1 publicado no dia 28 de outubro no jornal cient\u00edfico Nature Communications. Kotov \u00e9 professor de Engenharia Qu\u00edmica, Engenharia Biom\u00e9dica, Ci\u00eancias dos Materiais e Engenharia e Ci\u00eancia e Engenharia Macromolecular.<\/p>\n
Este trabalho foi financiado pelo Departamento de Energia dos EUA e pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancia, pela Funda\u00e7\u00e3o Nacional de Ci\u00eancias Naturais da China, pelo Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia e Tecnologia da China e com verbas concedidas pelos Minist\u00e9rios das Finan\u00e7as e da Educa\u00e7\u00e3o da prov\u00edncia de Jiangsu, China.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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