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洪恒飛 科技日報記者 江耘
3月28日,記者從杭州醫(yī)學院獲悉,該校許秋然研究員團隊聯(lián)合華中科技大學科研人員開發(fā)了一種基于亞微米通道異質膜的固態(tài)納米通道生物傳感器,實現(xiàn)了對不同pH和線性范圍為1皮摩/升-0.1微摩/升的超低濃度葡萄糖的無酶檢測。相關研究論文近期發(fā)表于國際期刊《化學工程雜志》。
本研究中,仿生離子通道檢測葡萄糖示意圖??蒲袌F隊供圖
活體細胞進行新陳代謝,會與周圍環(huán)境進行物質交換,細胞膜上由特殊蛋白質組成的離子通道,就是這種物質交換的重要途徑。在免疫反應、病原體感染等人體生理、病理變化活動中,細胞膜對糖類的識別起到重要作用。通過離子通道對糖類的分析檢測,可以深入了解細胞間糖的選擇性跨膜吸收和轉運,作為生命科學、臨床醫(yī)學等領域研究的關鍵參數(shù)。
此前,糖類檢測技術均是基于100納米孔徑以下的納米通道有可識別的電化學信號,納米通道空間有限,電阻較高,目標分子響應信號弱??蒲腥藛T持續(xù)追求高靈敏度、低檢測限的糖類檢測技術。本次研究中,該團隊設計了一種仿生離子通道,選擇具有耐高溫、吸附性和透水性良好等特性的陽極氧化鋁多孔通道膜AAO,作為這一通道的基底;通過聚多巴胺-金納米顆粒多層組裝的方法,在AAO通道內壁上原位生成并固定了大量可調節(jié)大小和密度的金納米顆粒;通過將大量的糖分子探針修飾在金納米顆粒的表面,制得了具有ICR特性,并對pH和糖類響應良好的亞微米通道孔徑的異質膜。
“通俗地講,修飾探針分子,相當于在仿生離子通道墻壁上安裝了攝像頭。AAO孔徑269納米,具有更大的修飾空間和流體運輸通道,可輸出更強的目標分子響應信號?!痹S秋然解釋道,具有ICR特性,相當于給攝像頭輸入識別程序,更易識別細胞中糖類的電化學信號特征。
許秋然表示,這一方法具有通用性,可據(jù)此發(fā)明出檢測儀器,糖類檢測僅是拋磚引玉,提供一個具體的檢測案例。異質膜作為基底具有普適性,可拓展檢測范圍,通過修飾分子探針,對氨基酸、蛋白質、DNA等物質進行檢測,好比給攝像頭輸入不同的程序,讓它識別不同的對象。
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