نانوذرات طلاي عامل دار شده با DNA براي تشخيص مولكولي پاتوژن هاي ويروسي انساني

DNA-functionalized gold nanoparticles for molecular diagnosis of human viral pathogens

نانوذرات طلاي عامل دار شده با DNA كه نوكلئيك اسيدهاي كروي (SNA) ناميده مي شوند يك طبقه جديد از نانوساختارهاي سه بعدي محسوب مي گردند كه با نشاندن يك لايه متراكم از DNA يا RNA اطراف يك هسته نانوذره ايجاد مي شوند. اين SNAها رفتار منحصر به فردي را نشان مي دهند كه با رفتار نانوذرات انفرادي و نوكلئيك اسيدهايي كه آن را بوجود آورده اند متفاوت است. اين مطالعه روي مونتاژ قابل برنامه ريزي مبتني بر DNA نانوذرات طلا به عنوان مبدل سيگنال براي تشخيص مولكولي پاتوژن هاي ويروسي انساني متمركز است. در اين كار پروب هاي SNA با واكنش زنجيره پليمراز معمولي (PCR ) از طريق فعاليت 5-اگزونوكلئاز آنزيم DNA پليمراز ادغام شده است تا بتوان تشخيص رنگ سنجي قابل رويت با چشم براي ژن RdRp ويروسSARS-CoV-2 انجام داد. بخاطر تمايل سيستم بهداشت عمومي در تشخيص بيماري هاي عفوني با استفاده از ابزارهاي آزمايشگاهي ساده و ارزان و قابل دسترس روشهاي سنجش زيستي مبتني بر مونتاژ قابل برنامه ريزي نوكلئيك اسيدهاي كروي مي تواند كاربرد وسيعي در تشخيص بيماري كوويد-19 و ساير بيماري هاي عفوني داشته باشد.

DNA-functionalized gold nanoparticles which are called spherical nucleic acids (SNAs) are an emerging class of three-dimensional nanostructures created by immobilizing a dense shell of DNA or RNA around a nanoparticle core. SNAs exhibit unique properties different from those of both individual nanoparticle core and nucleic acid shells. This study centers on utilizing DNA-programmable assembly of gold nanoparticles as optical transduction in nanobiosensing processes. We coupled SNA probes with conventional polymerase chain reaction (PCR) through 5′-exonuclease activity of the DNA polymerase to modify PCR assay for the naked-eye colorimetric detection of RdRp gene of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) RNA. Due to public health interest in diagnosing infectious diseases using simple, accessible, and affordable laboratory equipment, the biosensing method based on the programmable assembly of SNA may be envisioned to have widespread applications in the diagnosis of COVID-19 and other infectious disease.