中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們利用合成生物學(xué)開(kāi)發(fā)了新的納米管生物傳感器，這提高了它們在血液、尿液等復雜生物流體中的傳感能力。該研究發(fā)表在Journal of Physical Chemistry Letters（“Xeno nucleic acid nanosensors for enhanced stability against Ion-Induced Perturbations”）中。
生物傳感器是能夠檢測空氣，水或血液中的生物分子的裝置。它們廣泛應用于藥物開(kāi)發(fā)，醫學(xué)診斷和生物研究。對糖尿病等疾病中生物標志物的持續、實(shí)時(shí)監測的需求日益增長(cháng)，目前正在推動(dòng)開(kāi)發(fā)高效便攜式生物傳感器設備。
目前正在開(kāi)發(fā)的一些最有前景的光學(xué)生物傳感器是使用單壁碳納米管制成的。碳納米管的近紅外發(fā)射位于生物材料的光學(xué)透明窗口內。這意味著(zhù)水，血液和皮膚等組織不會(huì )吸收發(fā)射的光，使這些生物傳感器成為植入式傳感應用的理想選擇。因此，這些傳感器可以放置在皮膚下面，并且仍然可以檢測到光學(xué)信號，而不需要刺穿表面的電觸點(diǎn)。
然而，在生物流體中無(wú)處不在的鹽，對設計可植入裝置時(shí)產(chǎn)生了普遍的挑戰。已經(jīng)證明，在人體內天然存在的鹽濃度的波動(dòng)會(huì )影響基于用單鏈DNA包裹的單壁碳納米管的光學(xué)傳感器的靈敏度和選擇性。
為了克服其中的一些挑戰，來(lái)自洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Ardemis Boghossianat實(shí)驗室的一組研究人員使用合成生物學(xué)設計了穩定的光學(xué)納米管傳感器。合成生物學(xué)的應用增加了光學(xué)生物傳感器的穩定性，使其更適合用于血液、尿液、甚至人體內的復雜流體中的生物傳感應用。
“我們所做的是用'xeno'核酸（XNA）來(lái)包裹納米管，或者是合成DNA，它能夠耐受我們身體自然經(jīng)歷的鹽濃度變化，從而提供更穩定的信號，”Ardemis Boghossian說(shuō)。該論文的第一作者Alice Gillen領(lǐng)導了研究某些鹽如何影響生物傳感器光發(fā)射。
該研究涵蓋了在常見(jiàn)生物流體中發(fā)現的生理范圍內不同的離子濃度。通過(guò)監測納米管信號的強度和信號波長(cháng)的變化，研究人員能夠證實(shí)生物工程傳感器比傳統上該領(lǐng)域使用的DNA傳感器在更大的鹽濃度范圍內表現出更高的穩定性?！斑@確實(shí)是第一次真正的合成生物學(xué)方法被應用于納米管光學(xué)領(lǐng)域，”Boghossian說(shuō)。 “我們認為這些結果對于開(kāi)發(fā)下一代光學(xué)生物傳感器來(lái)說(shuō)是令人鼓舞的，這些傳感器對于諸如連續監測這樣的植入式傳感應用更有前景?！?/p>
