L’usage des nanoparticules magnétiques dans la détection des acides nucléiques

L’usage des nanoparticules magnétiques dans la détection des acides nucléiques

Les nanoparticules magnétiques sont caractérisées par des particules magnétiques et des nanoparticules, qui se réfèrent à des particules allant de 1 à 100 nanomètres de diamètre et qui produisent une réponse si elles sont soumises à un champ magnétique. L’une des substances fondamentales de la vie est l’acide nucléique, qui a des fonctions biologiques très importantes telles que le stockage et la transmission de l’information génétique. La réaction en chaîne par polymérase (PCR) est considérée comme l’étalon-or pour la détection des acides nucléiques. Pourtant, cette méthode présente certaines limites : elle est chronophage, laborieuse et nécessite des équipements de détection PCR volumineux et coûteux, ainsi que des employés hautement formés. Ainsi, il est très important d’avoir des équipements et une technologie de détection des acides nucléiques économiques et rapides. Les nanoparticules magnétiques ont un taux de liaison élevé avec les substances de détection, un grand rapport surface-volume, et sont capables d’effectuer une agrégation et une dispersion contrôlables magnétiquement, permettant la préconcentration, la purification et la séparation des acides nucléiques de manière simple et efficace.

Les nanoparticules magnétiques ont une bonne dispersibilité, ce qui leur permet de lier les biomolécules efficacement et rapidement. Elles ont l’avantage de se lier de manière réversible aux biomolécules, et de pouvoir contrôler leur dispersion et leur agrégation. Sans champ magnétique externe, les particules sont uniformément en suspension dans la solution. Cependant, en présence d’un champ magnétique externe, les particules sont magnétiques et peuvent être séparées. L’utilisation de nanoparticules magnétiques dans la détection des acides nucléiques présente des avantages tels qu’une grande spécificité, une bonne reproductibilité et une séparation rapide. Les billes magnétiques sont un outil précieux pour l’extraction de l’acide nucléique. Le couplage de caractères magnétiques avec des ligands particuliers dans les billes magnétiques facilite la séparation et la purification des acides nucléiques d’une manière spécifique et efficiente.

 

Quelques inventions majeures

  • En 2016, Pang et ses collègues ont mis au point un biocapteur de nanoparticules magnétiques Fe3O4@Ag fonctionnalisé pour la capture des microARN et la détection ultra-sensible de l’ARN total dans les cellules cancéreuses.
  • Toujours, en 2016, Wu et ses collègues ont conçu un nouveau type de dispositif de traitement automatique des échantillons basé sur la séparation magnétique pour l’isolement et l’extraction de l’ARN et de l’ADN, qui pourrait faciliter la préparation des échantillons sur le terrain sans avoir à transférer la plaque à un équipement supplémentaire.
  • En 2017, Chen et ses collègues ont mis au point un dispositif analytique sur papier pour la détection colorimétrique de l’ADN, grâce à la détection de la reconnaissance spécifique de l’acide nucléique par la séparation des nanoparticules magnétiques et la réaction en chaîne d’hybridation induite par l’ADN cible.
  • Toujours, en 2017, Wang et ses collègues ont mis au point des nanoparticules magnétiques pour extraire simultanément l’ARN et l’ADN des cellules cancéreuses. Cette méthode est pratique, facile à automatiser et peu coûteuse. Li et ses collaborateurs ont développé un kit d’extraction d’acide nucléique universel rapide et de haute qualité basé sur la séparation magnétique, facilitant l’extraction de l’acide nucléique de manière efficace et programmatique.
  • En 2018, Tavallaie et ses collègues ont proposé que la reconfiguration induite par champ électrique d’un réseau de nanoparticules magnétiques enrobées d’or modifiées par la sonde DNA (DNA-Au@ magnetic nanoparticles) pourrait aider à créer un capteur très sensible pour l’analyse directe des acides nucléiques dans des échantillons complexes comme le sang entier.

 

 

Sources :

Pang, Yuanfeng, et al. « Fe3O4@ Ag magnetic nanoparticles for microRNA capture and duplex-specific nuclease signal amplification based SERS detection in cancer cells. » Biosensors and Bioelectronics 79 (2016): 574-580.

Chen, Weiwei, et al. « DNA-mediated inhibition of peroxidase-like activities on platinum nanoparticles for simple and rapid colorimetric detection of nucleic acids. » Biosensors and Bioelectronics 94 (2017): 169-175.

Wang, Jiuhai, et al. « Simultaneous extraction of DNA and RNA from hepatocellular carcinoma (Hep G2) based on silica-coated magnetic nanoparticles. » Journal of nanoscience and nanotechnology 17.1 (2017): 802-806.

Li, Bo, et al. « The development of a rapid high-quality universal nucleic acid extraction kit based on magnetic separation. » Science China Chemistry 60.12 (2017): 1602-1608

Wu, Yanqi, et al. « Multifunctional device for nucleic acid extraction based on magnetic separation and its co-working with liquid handling system for high throughput sample preparation. » Journal of Nanoscience and Nanotechnology 16.7 (2016): 6919-6924.

Tavallaie, Roya, et al. « Nucleic acid hybridization on an electrically reconfigurable network of gold-coated magnetic nanoparticles enables microRNA detection in blood. » Nature nanotechnology 13.11 (2018): 1066-1071.