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一种可检测细胞内蛋白质的黄金纳米微粒,使得仅用激光简便并高敏地监测血栓和其他疾病成为可能。苏格兰的研究人员证实,这种新型粒子能准确地检测血液样本中的凝血酶, 一种血栓的生物标记。他们的最终设想是将这种纳米传感器直接注射到病人体内,然后以激光透过皮肤测量目标蛋白质的浓度。不久的将来,该技术将允许科学家们直接研究目标蛋白质, 比如参与病毒性感染的蛋白质, 如何在细胞内相互作用。
该传感器由包裹于金箔中的一个直径为120纳米的二氧化硅球心构成, 在黄金外壳上还附有”适配子”,一段可以特异性结合目标分子的核酸短链。适配子可以吸收激光并放射出称为“拉曼信号” 的特征光谱。当与蛋白质结合时, 适配子的结构发生变化, 并导致发射光谱的变化, 而该信号则可通过黄金表面的电场变化加以放大。
“黄金粒子就像一个激光传导器,” 领导这项研究的苏格兰爱丁堡大学的化学家说。通过测量光谱变化, 科学家们能够确定目标分子在溶液中的浓度。利用这种技术,他们能够在人体血清中检测出浓度低至femtomolar(10-12 摩尔/升)的凝血酶。该工作发表于3月2日 在线版的化学通讯 上.
研究人员说,尽管这项技术可以被应用于多种蛋白质的检测,他们目前的首要目标是凝血酶。血栓每年在英国导致大约25,000人死亡,因此医师要对每个住院病人的血栓风险加以评估。而目前的测试方法需要xx,步骤繁琐,并且需要使用荧光标记的凝血酶抗体。
新技术将会为监测高危人群和减少血栓致死带来便利,坎贝尔说。这项技术可用于对血液中的凝血酶的连续监测,并在其浓度过高时给出提示,而不仅提供一个时常波动的单一量。
“能不通过使用荧光探针来检测蛋白非常重要,”加州大学伯克利分校生物分子纳米技术中心主任说. 他没有直接参与该项研究。荧光标记过程繁琐而且容易脱色。
这项研究体现了该技术在低至阿升(attoliter)的血液样本中检测低浓度蛋白质的潜力。虽然如此高的灵敏性并非监测血栓风险的关键,但对于监测其他疾病则意义重大。这样, 科学家可以单独测量不同细胞器中的蛋白浓度, 而不仅仅测量整个细胞的 “这样你就可以观测病毒感染过程中的某个特定时间点上, 在一个细胞内发生的事情,”参与该项目的爱丁堡大学化学家 说。目前,爱丁堡的科学家正在使用同样的技术研究自体免疫疾病所涉及的生物分子间的相互作用, 以及病毒相关的宿主–病原体间的相互作用。
坎贝尔的研究小组曾表示,黄金纳xx可以安全地注射到细胞. 它们不会引起细胞死亡或妨碍新细胞的生长。研究人员表示, 由于黄金没有免疫原性, 所以注射不会导致排斥反应。不过, 在将这项技术用于医疗用途之前,仍然有许多困难需要克服。
“这项技术的限制在于, 它需要一个能够俘获目标蛋白质的适配子,”韩国汉阳大学分析化学家 说. 他没有参与这项研究。 “虽然凝血酶的核酸适配体是众所周知的,现阶段其他蛋白质的核酸适配体还寥寥无几。 这项技术的发展,关键还在于生物学家和化学家能否找到可以捕获有价值的蛋白质的特异适配子。”
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