Modificarea nanoparticulelor magnetice îmbunătățește izolarea ARN-ului
Cercetătorii de la Institutul de Fizică Experimentală al Academiei Slovace de Științe (IEP SAS) din Košice au investigat o abordare promițătoare bazată pe nanoparticule magnetice pentru izolarea mai eficientă a ARN-ului. Rezultatele lor au fost publicate în revista Next Materials.
Pandemia de COVID-19 a demonstrat clar importanța metodelor rapide și fiabile de diagnostic pentru detectarea și monitorizarea bolilor infecțioase. Acizii nucleici, inclusiv ARN-ul, sunt biomarkeri esențiali utilizați în detectarea, monitorizarea și tratamentul unei game largi de boli. Cu toate acestea, izolarea acizilor nucleici din probele biologice poate fi dificilă, în special atunci când aceștia sunt prezenți în concentrații foarte scăzute.
Echipa de cercetare s-a concentrat pe nanoparticule magnetice acoperite cu silice (SiO2@MNPs) și a investigat modul în care proprietățile suprafeței acestora ar putea fi adaptate pentru a îmbunătăți interacțiunea cu acizii nucleici. Pentru aceasta, cercetătorii au modificat suprafețele nanoparticulelor cu doi biopolimeri încărcați pozitiv: chitosan și poli-L-lizină.
Principiul din spatele acestei abordări este simplu: acizii nucleici poartă o sarcină negativă în condițiile experimentale, în timp ce suprafețele SiO2@MNP modificate cu polimeri poartă o sarcină pozitivă, favorizând interacțiunile cu ARN-ul. În același timp, nucleul magnetic permite separarea rapidă a nanoparticulelor din probă folosind un câmp magnetic extern.
Cercetătorii au caracterizat nanoparticulele modificate prin dimensiune, formă, sarcină de suprafață, proprietăți magnetice și alte proprietăți relevante. Astfel au putut determina condițiile în care chitosanul și poli-L-lizina au format un strat eficient de suprafață pe nanoparticulele magnetice.
Cele mai semnificative rezultate au provenit din experimentele care au evaluat capacitatea nanoparticulelor de a separa ARN-ul. Nanoparticulele modificate cu chitosan au extras 58,64% din ARN, în timp ce nanoparticulele modificate cu poli-L-lizină au extras 33,99%. Prin comparație, SiO2@MNPs originale, care aveau o suprafață încărcată negativ, au extras doar 3,86% din ARN.
Aceste rezultate demonstrează că acoperirea nanoparticulelor magnetice cu un strat organic încărcat pozitiv poate îmbunătăți substanțial capacitatea lor de a lega și separa ARN-ul. Eficiența de extracție semnificativ mai mare a nanoparticulelor modificate cu chitosan indică, de asemenea, că alegerea polimerului de suprafață joacă un rol important în determinarea performanței materialului.
Descoperirile oferă o bază pentru dezvoltarea ulterioară a nanoparticulelor magnetice funcționalizate de suprafață pentru separarea acizilor nucleici. În viitor, astfel de materiale ar putea contribui la metode rapide și eficiente de izolare a ARN-ului din probe biologice complexe, cu aplicații potențiale în cercetarea biomedicală și tehnologiile de diagnostic.
