Pela primeira vez, pesquisadores detectaram atividade de protease com espectroscopia Raman de superfície aprimorada (SERS) realizada usando um guia de onda minúsculo. O trabalho abre caminho para o tempo real, monitoramento de protease lab-on-a-chip sem rótulo, que poderia oferecer uma abordagem de alto rendimento para a triagem de novos medicamentos que inibem proteases envolvidas na doença.

As proteases quebram as ligações peptídicas que mantêm as proteínas unidas. Eles são alvos de drogas importantes devido ao seu envolvimento em muitas doenças, incluindo câncer, Doença de Alzheimer, e artrite.

Nina Turk, do centro de pesquisa IMEC da Universidade de Ghent, na Bélgica, apresentará a nova pesquisa na conferência OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS / DLS (FiO + LS), a ser realizada de 14 a 17 de setembro.

"Esperamos que nossa abordagem interdisciplinar possa um dia permitir a descoberta rápida e eficiente de novos medicamentos para uma variedade de doenças relacionadas à protease, melhorando assim a vida de milhões de pacientes em todo o mundo, "disse Turk.

SERS em um chip

O SERS usa uma superfície de metal com rugosidade em nanoescala para realçar os sinais fracos produzidos quando a luz interage com uma amostra. Por causa de sua alta sensibilidade, a técnica de espectroscopia pode detectar analitos em volumes extremamente pequenos. Embora SERS tenha sido usado para detecção sensível e seletiva de proteases, isso só foi demonstrado usando uma configuração de microscopia Raman volumosa.

Recentemente, Os guias de onda de fenda nanoplasmática surgiram como uma nova maneira de excitar e coletar sinais SERS com eficiência. Esses guias de ondas consistem em dois trilhos que formam uma pequena lacuna através da qual a luz pode ser conduzida. O revestimento interno da lacuna com nanoestruturas de ouro pode ser usado para produzir o efeito SERS. Por causa de seu tamanho pequeno, guias de onda podem ser incorporados em dispositivos lab-on-a-chip, permitindo a medição simultânea de muitos analitos para descoberta de medicamentos de alto rendimento.

Para ver se esses guias de onda de fenda nanoplasmática seriam úteis para a detecção SERS de proteases, os pesquisadores fabricaram um guia de ondas e projetaram um experimento para detectar a protease de tripsina. Eles criaram um substrato peptídico específico para a tripsina que se liga à nanoestrutura de ouro. Quando o peptídeo de tripsina cliva ao substrato, parte do substrato se espalha, criando uma redução detectável na intensidade para o espectro SERS.

Seu experimento revelou uma diminuição de 70% na intensidade de SERS após uma hora de incubação com tripsina, mostrando que guias de onda de slot nanoplasmonic podem ser usados ​​para detectar tripsina. Os pesquisadores agora estão trabalhando para expandir sua plataforma de forma que ela possa detectar a atividade de duas ou mais proteases simultaneamente. O trabalho foi a colaboração entre a Universidade de Ghent-imec e o Instituto Flamengo de Biotecnologia (VIB) sob a supervisão dos professores Roel Baets e Kris Gevaert.