Projektbeschreibung
miRNS-Sensoren auf Nanopartikelbasis
Biosensoren sind Analysevorrichtungen, bei denen biologische Komponenten wie etwa Enzyme, Antikörper oder Nukleinsäuren zum Einsatz kommen, um bestimmte Substanzen in Proben nachzuweisen und zu messen. Die biologische Komponente interagiert mit dem Zielanalyten, um ein messbares elektrisches, optisches oder elektrochemisches Signal zu erzeugen. Biosensoren haben großes Interesse in Bezug auf diagnostische und therapeutische Anwendungen geweckt. Das Ziel des im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts Upbiosens wird die Entwicklung eines neuartigen Biosensors auf Nanopartikelbasis sein, der DNS-Stränge zum Nachweis von miRNS enthält, kleinen RNS-Molekülen, die als Regulatoren der Genexpression dienen. Die Forschenden werden Fluorophore zur quantitativen Messung von Nukleinsäuren einsetzen und die Anwendbarkeit dieser neuartigen Nanosensoren auf die Gentherapie und die forensische Analyse ausweiten.
Ziel
The Upbiosens project describes a novel method to produce water-dispersible and stable DNA-capped upconversion nanoparticles (UCNPs), keeping intact (or enhancing) the properties of both DNA and UCNPs. The UCNP@DNA nanohybrid will be able to detect the complementary target miRNA or DNA sequence. This detection will be based on the UCNP emission changes after NIR excitation in the presence of the fluorophore target RNA/DNA sequence. The hybridization will enable FRET from the UCNP to the fluorophore upon NIR irradiation, which will allow the quantitative measurement of nucleic acid. In addition, this new strategy for DNA functionalization of UCNPs will enable the control of the UCNP size during the functionalization step as well as the distance between UCNP and the energy acceptor. Both issues are critical for the design of novel, rapid, highly selective and sensitive FRET-based biosensors. This approach will be demonstrated for wo different compositions of UCNPs, NaYF4: Yb, Er (excitation at 980 nm) and NaYF4: Yb, Nd, Er (excitation at 800 nm) in order to enhance optical properties. The excitation at 800 nm reduces the overheating of biosamples due to the light absorption by water.
Taking into account the exceptional UCNPs emissive properties, the capability for in vitro nucleic acid imaging of the nanobiosensor will also be evaluated. To our knowledge, the combination of a nucleic acid sensing and imaging using UCNP-based nanohybrids has not yet been attempted. This dual NIR NA biosensor/bioimaging nanohybrid can be promisingly bio-implemented, such as in prognosis, diagnostics and treatment of diseases, gene therapy, or forensic analysis.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorsbiosensors
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesnucleic acids
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsDNA
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsRNA
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
Programm/Programme
Thema/Themen
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75794 Paris
Frankreich