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MIT新型傳感器來襲 可檢測出單蛋白分子
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2017/2/27


  近日,來自MIT的研究人員通過對(duì)碳納米管進(jìn)行改造,成功研發(fā)了可檢測單個(gè)蛋白質(zhì)分子的新型傳感器。據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹,當(dāng)細(xì)胞群,甚至是單個(gè)細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)時(shí),這一碳納米管都能夠檢測出來。


  在各種科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)室檢測中,蛋白質(zhì)的檢測都是非常重要的一環(huán),例如病毒感染情況跟蹤、食物污染檢測以及對(duì)細(xì)胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)情況的觀察等等,而且在這些情況下,蛋白質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)量都非常少,因此需要更加精密的檢測工具才能完成。


  MIT碳化學(xué)工程教授Michael Strano表示,“我們希望用這種新型的傳感器來尋找‘干草堆里的針頭’。這種傳感器陣列是目前我們能做到的最敏感的分子感測系統(tǒng)。另外,你還可以對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行功能化,觀察到與這些蛋白質(zhì)結(jié)合的單分子的隨機(jī)波動(dòng)!


  在研發(fā)出這種碳納米管之前,Strano的實(shí)驗(yàn)室還曾經(jīng)研發(fā)過可檢測其他類型分子的傳感器,而且這些傳感器都是基于對(duì)碳納米管的修改而制作的。這些由碳制成的納米厚的圓柱體,當(dāng)暴露于激光時(shí),可以自然地發(fā)熒光。為了將這些納米管變成傳感器,Strano的實(shí)驗(yàn)室用DNA、蛋白質(zhì)或可以結(jié)合特定靶標(biāo)的其他分子涂覆在它們表層。當(dāng)與靶分子結(jié)合時(shí),納米管就會(huì)以可測量的方式發(fā)生變化。


  這種碳納米管傳感器的關(guān)鍵研發(fā)障礙,就在于這種附著于納米管表層的 DNA 鏈——適體。要將適體黏著在納米管上,同時(shí)還要保證它們可以和靶標(biāo)成功結(jié)合,就需要一種特殊的粘合劑。在研發(fā)過程中,團(tuán)隊(duì)在適體和靶標(biāo)之間添加了一種特殊的“間隔”序列,讓納米管上每個(gè)區(qū)域的分子都能夠自由地執(zhí)行其自身的功能。


  為了監(jiān)測單細(xì)胞的蛋白質(zhì)生產(chǎn),研究人員在顯微鏡載玻片上設(shè)置了一系列傳感器。當(dāng)單個(gè)細(xì)菌、人體細(xì)胞或酵母細(xì)胞置于這些傳感器陣列上時(shí),傳感器可以檢測細(xì)胞何時(shí)分泌靶蛋白的分子。


  “這樣的納米傳感器陣列沒有檢測極限,”Strano 說道,“他們具備看見單個(gè)分子的能力!


  然而,被檢測的分子越少,感知它們需要的時(shí)間越長。隨著分子變得越來越稀少,檢測可能需要無限的時(shí)間,Strano表示。


  本篇論文的主要作者是前MIT的博士后Markita Landry,現(xiàn)在是加州大學(xué)伯克利分校的助理教授。其他作者還包括研究科學(xué)家Hiroki Ando,前研究生Allen Chen,博士后Jicong Cao和Juyao Dong,電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授Timothy Lu,哈佛大學(xué)的Vishal Kottadiel,以及加州大學(xué)伯克利分校的Linda Chio 和Darwin Yang。


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