美國研製新型生物傳感器
http://kadhoai.com.cn 2026-04-29 08:05:59 來源:中國傳感器
美國Vanderbilt大學的化學家發明了一種簡單技術能檢測到遊離的、未標記的生物大分子(包括蛋白質、糖類、抗體、DNA和RNA)之間的相互反應。這項新技術利用了已建立了15年的人類基因組測序研究所采用的方法。這項新技術可研究所有這些生物分子的實際活動情況,特別是它們之間是如何共同工作的。
這項新方法叫“反向散射幹擾技術(BSI技術)”。通(tong)過(guo)發(fa)射(she)一(yi)束(shu)紅(hong)外(wai)光(guang)到(dao)裝(zhuang)滿(man)兩(liang)種(zhong)分(fen)子(zi)混(hun)合(he)液(ye)的(de)顯(xian)微(wei)容(rong)器(qi)中(zhong),就(jiu)像(xiang)條(tiao)形(xing)碼(ma)掃(sao)描(miao)儀(yi)一(yi)樣(yang)工(gong)作(zuo),通(tong)過(guo)掃(sao)描(miao)就(jiu)能(neng)夠(gou)檢(jian)測(ce)這(zhe)兩(liang)種(zhong)分(fen)子(zi)反(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量(liang),即(ji)使(shi)這(zhe)種(zhong)反(fan)應(ying)非(fei)常(chang)微(wei)弱(ruo)。事(shi)實(shi)上(shang),研(yan)究(jiu)者(zhe)最(zui)近(jin)在(zai)《自然》zazhishangfabiaodewenzhangzhong,haizhengminglezhezhongjishudeminganxingzuyijiancedaodanbaizhizhediedeguocheng。zhezhongfangfadaibiaoleganraocedingfazaiyixuejiedequanxinyingyong,ganraocedingfashiyizhonggaoxiaodejishu,beiguangfanyongyutianwenxue、全息術、測量勘探學和常規導航等領域。
“分子間的相互反應是生物學的核心。”化學教授Darryl J. Bornhop說,“藥物依賴於蛋白質和小分子之間的反應、蛋白質與蛋白質之間的反應、RNA和DNA之間的反應、或者DNA分子之間的反應而發揮作用。所以檢測這些反應如何發生,對研究藥物的治療效果是非常有益的。”
這種檢查設備要求使用新型的傳感器。它的大小非常合適,包括一個像雜貨店條形碼掃描儀似的氦氖激光、一個鏡麵、一個像數碼相機裏的CCD一樣的檢測器和一個特殊玻璃製的微縮芯片。這一芯片上含有一個隻有人頭發絲五十分之一大小的槽。在芯片的一端有一個Y字zi型xing通tong道dao,研yan究jiu人ren員yuan通tong過guo這zhe個ge通tong道dao同tong時shi注zhu射she兩liang種zhong溶rong液ye,其qi中zhong每mei種zhong溶rong液ye中zhong含han有you一yi種zhong不bu同tong的de分fen子zi。然ran後hou通tong過guo蜿wan蜒yan的de通tong道dao使shi兩liang種zhong分fen子zi混hun合he。最zui後hou,還hai有you一yi個ge筆bi直zhi的de觀guan測ce麵mian,在zai那na兒er檢jian測ce分fen子zi間jian相xiang互hu反fan應ying。一yi束shu非fei聚ju焦jiao的de激ji光guang束shu在zai這zhe一yi點dian上shang直zhi接jie通tong過guo芯xin片pian上shang的de小xiao槽cao。光guang束shu在zai槽cao內nei來lai回hui反fan射she100次。每次激光束撞擊槽時,一些光透射出去返回到直接指向檢測器的鏡麵。在那裏形成了明暗交替的直線,研究人員稱之為“幹涉圖”。
可(ke)以(yi)證(zheng)明(ming),幹(gan)涉(she)圖(tu)對(dui)分(fen)子(zi)的(de)行(xing)為(wei)非(fei)常(chang)敏(min)感(gan)。比(bi)如(ru),如(ru)果(guo)分(fen)子(zi)吸(xi)附(fu)在(zai)一(yi)起(qi),圖(tu)形(xing)就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)。分(fen)子(zi)間(jian)的(de)結(jie)合(he)力(li)越(yue)強(qiang),幹(gan)涉(she)圖(tu)變(bian)化(hua)越(yue)大(da)。這(zhe)可(ke)以(yi)讓(rang)設(she)備(bei)係(xi)統(tong)測(ce)量(liang)相(xiang)差(cha)百(bai)萬(wan)倍(bei)的(de)分(fen)子(zi)間(jian)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)力(li)的(de)變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)也(ye)就(jiu)包(bao)括(kuo)了(le)所(suo)有(you)生(sheng)物(wu)係(xi)統(tong)中(zhong)結(jie)合(he)力(li)的(de)變(bian)化(hua)。該(gai)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)效(xiao)果(guo)如(ru)此(ci)之(zhi)好(hao)的(de)原(yuan)因(yin)直(zhi)到(dao)現(xian)在(zai)還(hai)是(shi)個(ge)謎(mi)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)知(zhi)道(dao),它(ta)可(ke)以(yi)反(fan)映(ying)出(chu)瞬(shun)間(jian)的(de)屈(qu)光(guang)率(lv)變(bian)化(hua),他(ta)們(men)猜(cai)想(xiang),這(zhe)可(ke)能(neng)與(yu)覆(fu)蓋(gai)在(zai)蛋(dan)白(bai)表(biao)麵(mian)的(de)水(shui)分(fen)子(zi)重(zhong)排(pai)有(you)關(guan),這(zhe)種(zhong)置(zhi)換(huan)會(hui)使(shi)液(ye)體(ti)的(de)密(mi)度(du)發(fa)生(sheng)輕(qing)微(wei)的(de)改(gai)變(bian),換(huan)句(ju)話(hua)說(shuo),就(jiu)是(shi)改(gai)變(bian)了(le)它(ta)的(de)屈(qu)光(guang)率(lv)。BSI技術較當前的技術而言,可能更有成本優勢,“BSI所需的設備價格中等,而且整個係統可以很容易設計為小型化,或整合到實驗芯片上。”Bornhop說,它也很容易被改裝成高流量的操作係統,同時可以處理數百或數千的不同樣本。
Vanderbilt大(da)學(xue)已(yi)經(jing)為(wei)此(ci)技(ji)術(shu)申(shen)請(qing)了(le)兩(liang)個(ge)專(zhuan)利(li),還(hai)有(you)幾(ji)個(ge)專(zhuan)利(li)正(zheng)在(zai)申(shen)請(qing)中(zhong)。該(gai)大(da)學(xue)已(yi)經(jing)授(shou)予(yu)一(yi)家(jia)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu),這(zhe)家(jia)公(gong)司(si)準(zhun)備(bei)在(zai)今(jin)年(nian)底(di)完(wan)成(cheng)原(yuan)型(xing)係(xi)統(tong)的(de)製(zhi)備(bei)。