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微型生物传感器,助力精准医疗

2021-05-06 10:25
陈述根本
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文/陈根

单分子测量,对于探究生命的微观活动十分重要。但是,由于一些技术原因,测量单分子中的高能成分方法一直缺失。

在分子的测量中,所研究的分子需要在纳米孔中停留一段时间,时间范围从100万分之一秒到10万分之一秒不等。如果纳米孔以某种方式将分子固定在一个位置上,那么在这段时间内,大多数分子只能呆在纳米孔的小体积中。

这意味着纳米孔环境必须提供一定的屏障,例如增加静电力或改变纳米孔的形状来使分子难以逃脱。而突破屏障所需的最小能量因不同类型的分子而异,这就对生物传感器的高效性和准确性要求较高。

为此,科学家花费了30多年的时间研发了一款新型纳米孔生物传感器。

该传感器为脂质双分子层,包含一个直径约2纳米、被液体包围的微小孔。当溶解在液体中的离子通过纳米孔时会产生微小的电流,并且,当分子进入薄膜时其会部分阻碍电流的流动,从而起到识别特定分子大小和性质的作用。

陈根:微型生物传感器,助力精准检测疾病

另外,传统的测量需要在不同的温度下进行,而该传感器中的激光加热系统能够保证温度的调节在控制范围内。相较于传统测量方法需要30分钟甚至更长的时间,该传感器可以在不到2分钟的时间内完成测量。

在实验中,研究人员使用两个小肽展示了这种传感器。一种肽为血管紧张素,用于稳定血压;另一种肽为神经紧张素,帮助调节多巴胺,这些分子主要通过静电力跟纳米孔相互作用。

当研究人员将带带电物质的金纳米颗粒插入到纳米孔中,这种带电物质增强了跟分子之间的静电相互作用。这就帮助揭示了分子是如何跟纳米孔进行相互作用的,进而帮助科学家利用这些信息来确定检测分子的最佳策略。

目前,该研究已经发表在Science Advances上,未来,该传感器还将在检测癌症、标记疾病分子、评估药物方面发挥更多作用。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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