納米生物傳感器

       納米技術(shù)和生物技術(shù)是21世紀(jì)的兩大領(lǐng)先技術(shù)，在這兩者之間存在著許多技術(shù)交叉，其中，納米生物傳感技術(shù)將有望成為新興產(chǎn)業(yè)。自從1967年**支葡萄糖傳感器誕生以來(lái)，生物傳感技術(shù)已成為一前沿技術(shù)，它是一個(gè)由生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透形成的研究領(lǐng)域。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡(jiǎn)易和儀器價(jià)格低廉等特點(diǎn)，而且可進(jìn)行在線甚至活體分析，在臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品工業(yè)等方面得到了高度重視和廣泛應(yīng)用。納米技術(shù)主要是針對(duì)尺度為1nm～100nm之間的分子世界的一門技術(shù)。該尺寸處在原子、分子為代表的微觀世界和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域，基于此尺寸的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，因此有著獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，如表面效應(yīng)、微尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，呈現(xiàn)出常規(guī)材料不具備的優(yōu)越性能。
       新技術(shù)的基礎(chǔ)是科學(xué)家們對(duì)細(xì)胞內(nèi)天然生物傳感器的研究成果。參與研究的羅馬第三大學(xué)的弗朗西斯科-里奇表示，探測(cè)轉(zhuǎn)錄因子活動(dòng)的所有信息已被編入基因組中，而且當(dāng)處于受激狀態(tài)時(shí)，這數(shù)千個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄因子會(huì)依附于特定的目標(biāo)DNA序列中，因此，可使用這些序列作為起始點(diǎn)來(lái)構(gòu)建新的納米傳感器。
從細(xì)菌到人，所有生物都使用“生物分子開(kāi)關(guān)”（由RNA或蛋白制成、可改變形狀的分子）來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境。這些“分子開(kāi)關(guān)”的誘人之處在于：它們很小，足以在細(xì)胞內(nèi)“辦公”，而且非常有針對(duì)性，足以應(yīng)付非常復(fù)雜的環(huán)境。
       該研究團(tuán)隊(duì)受到這些天然納米傳感器的啟發(fā)，用DNA而非蛋白質(zhì)或RNA合成出了新的納米傳感器。他們將三種天然DNA序列（每種能識(shí)別出不同的轉(zhuǎn)錄因子）進(jìn)行了調(diào)整，將其編入分子開(kāi)關(guān)中，當(dāng)這些DNA序列與其目標(biāo)結(jié)合時(shí)，這些分子開(kāi)關(guān)就會(huì)變成熒光�？茖W(xué)家們能用這樣的納米傳感器，通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)量熒光強(qiáng)度來(lái)直接確定細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子的活動(dòng)。

       應(yīng)用案例：

       傳統(tǒng)的流感測(cè)試為生物檢測(cè)的方法，包括基因分析方法 -- 逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-PCR），和免疫力學(xué)中的酵素結(jié)合免疫吸附分析法（ELISA）。不過(guò)，RT-PCR成本高和耗時(shí)，而ELISA的靈敏度相對(duì)較低，難以用于前線和現(xiàn)場(chǎng)病毒檢測(cè)。以上的限制造就了理大研發(fā)以光學(xué)的方法檢測(cè)病毒的上轉(zhuǎn)換納米粒子生物傳感器。
       香港理大的研究人員以光學(xué)方法，研發(fā)出一種生物傳感器，類似磁石互相吸引的原理，連接著探針低聚核苷酸（probe oligo）的上轉(zhuǎn)換粒子（upconversion nanoparticles），和通過(guò)化學(xué)反應(yīng)連接流感病毒低聚核苷酸（flu virus oligo）的金納米粒子。由于上轉(zhuǎn)換粒子的探針低聚核苷酸（probe oligo）和金納米粒子的流感病毒低聚核苷酸（flu virus oligo）的DNA基對(duì)配合，兩者會(huì)像形狀相乎的磁石互相吸引。這個(gè)過(guò)程稱為低聚核苷酸的雜化（oligo hybridization）。當(dāng)用近紅外激光照射上轉(zhuǎn)換粒子，它們會(huì)發(fā)出用肉眼可看見(jiàn)的綠光，同時(shí)，綠光亦會(huì)被金納米粒子所吸收。因此，我們可以憑綠光的減弱以識(shí)別病毒的存在。

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