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MIT新型传感器来袭 可检测出单蛋白分子

导读: 近日,来自MIT的研究人员通过对碳纳米管进行改造,成功研发了可检测单个蛋白质分子的新型传感器。据团队介绍,当细胞群,甚至是单个细胞分泌蛋白质时,这一碳纳米管都能够检测出来。

近日,来自MIT的研究人员通过对碳纳米管进行改造,成功研发了可检测单个蛋白质分子的新型传感器。据团队介绍,当细胞群,甚至是单个细胞分泌蛋白质时,这一碳纳米管都能够检测出来。

在各种科学研究和实验室检测中,蛋白质的检测都是非常重要的一环,例如病毒感染情况跟踪、食物污染检测以及对细胞蛋白质生产情况的观察等等,而且在这些情况下,蛋白质产生的数量都非常少,因此需要更加精密的检测工具才能完成。

MIT碳化学工程教授Michael Strano表示,“我们希望用这种新型的传感器来寻找‘干草堆里的针头’。这种传感器阵列是目前我们能做到的最敏感的分子感测系统。另外,你还可以对这一系统进行功能化,观察到与这些蛋白质结合的单分子的随机波动。”

在研发出这种碳纳米管之前,Strano的实验室还曾经研发过可检测其他类型分子的传感器,而且这些传感器都是基于对碳纳米管的修改而制作的。这些由碳制成的纳米厚的圆柱体,当暴露于激光时,可以自然地发荧光。为了将这些纳米管变成传感器,Strano的实验室用DNA、蛋白质或可以结合特定靶标的其他分子涂覆在它们表层。当与靶分子结合时,纳米管就会以可测量的方式发生变化。

这种碳纳米管传感器的关键研发障碍,就在于这种附着于纳米管表层的 DNA 链——适体。要将适体黏着在纳米管上,同时还要保证它们可以和靶标成功结合,就需要一种特殊的粘合剂。在研发过程中,团队在适体和靶标之间添加了一种特殊的“间隔”序列,让纳米管上每个区域的分子都能够自由地执行其自身的功能。

为了监测单细胞的蛋白质生产,研究人员在显微镜载玻片上设置了一系列传感器。当单个细菌、人体细胞或酵母细胞置于这些传感器阵列上时,传感器可以检测细胞何时分泌靶蛋白的分子。

“这样的纳米传感器阵列没有检测极限,”Strano 说道,“他们具备看见单个分子的能力。”

然而,被检测的分子越少,感知它们需要的时间越长。随着分子变得越来越稀少,检测可能需要无限的时间,Strano表示。

本篇论文的主要作者是前MIT的博士后Markita Landry,现在是加州大学伯克利分校的助理教授。其他作者还包括研究科学家Hiroki Ando,前研究生Allen Chen,博士后Jicong Cao和Juyao Dong,电气工程和计算机科学副教授Timothy Lu,哈佛大学的Vishal Kottadiel,以及加州大学伯克利分校的Linda Chio 和Darwin Yang。

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