對(duì)于很多疾病來說，診斷得越早，療效和預(yù)后就越好。英國倫敦帝國學(xué)院和西班牙維戈大學(xué)的科學(xué)家研制出一種新的生物納米傳感器，有望更早地診斷疾病。

傳統(tǒng)的生物傳感器產(chǎn)生的信號(hào)與靶分子的濃度成正比，靶分子濃度較低時(shí)，傳感器的靈敏度降低，變得容易被其他分子干擾。

由MollyStevens和同事們研制的這種新傳感器則相反，靶分子濃度越低，產(chǎn)生的信號(hào)越強(qiáng)，從而能夠可靠地檢測到低濃度的靶分子，其可檢出的最低濃度比醫(yī)院現(xiàn)在使用的診斷方法低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，比目前最靈敏的檢測方法也至少低10倍，有利于早期診斷疾病。以癌抗原這樣的生物標(biāo)志物為例，早期診斷方法是否有效，關(guān)鍵就在于它能否可靠地辨別濃度是“零”還是“痕量”?！皩?duì)許多疾病來說，用現(xiàn)有的技術(shù)尋找早期征象簡直像大海撈針一樣，”Stevens說，“而我們的新技術(shù)還真能撈到那根針。”

孵育納米星

研究團(tuán)隊(duì)用直徑50納米的小金星（納米星）制造傳感器。金表面的傳導(dǎo)電子發(fā)生相干振蕩，形成等離子體；葡萄糖氧化酶（GOx）粘附到金星表面，作為生物催化劑，將溶液里的銀離子還原為銀原子。當(dāng)GOx濃度較低時(shí)，銀原子在納米星周圍沉積，為它們裹上一層銀衣，導(dǎo)致其表面等離子體的共振頻率加快（藍(lán)移）。而當(dāng)GOx濃度較高時(shí)，銀的結(jié)晶率也較高，更容易在溶液里形成獨(dú)立的晶核，納米星表面等離子體的共振頻移也較不明顯。向納米星上照射可見-近紅外光，一部分光將被吸收，通過檢測最大吸收峰可測定共振頻率。這樣，只要測出加入GOx前后的共振頻率，便可非常靈敏地測定GOx的濃度。

接下來的工作是用納米傳感器測定人們感興趣的生物分子的濃度——在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家的測定目標(biāo)是前列腺癌的一種生物標(biāo)志物，叫做前列腺特異性抗原（PSA）。為此，研究人員先用能從溶液中“撈”出PSA的抗體包裹納米金星，然后加入與GOx聯(lián)結(jié)在一起的另一種抗體，后者又與納米星表面的PSA結(jié)合；GOx還原銀離子，使表面等離子體共振頻移，從而被檢測出來。

通過這個(gè)技術(shù)，研究人員可以檢測到濃度低至10^-18g/ml的PSA，這比醫(yī)院里廣泛使用的酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）所能檢測到的下限低十億倍。

“靶分子濃度越低，我們的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)越強(qiáng)，”Stevens說，“所以，即使是超低濃度的靶分子，也可以非?？煽康貦z測出來?！?/p>

“不錯(cuò)的戲法”

這個(gè)新技術(shù)給Quanterix公司的研究負(fù)責(zé)人DavidDuffy留下了很好的印象（Quanterix是美國波士頓的一家開發(fā)單分子蛋白檢測技術(shù)的公司），“它就像是一個(gè)精彩的戲法，獨(dú)辟蹊徑，”他說，“它確實(shí)把我吸引住了?！?/p>

能以很高的靈敏度檢測PSA的方法是非常重要的。在前列腺癌手術(shù)后，PSA不應(yīng)再在體內(nèi)出現(xiàn)，除非癌癥擴(kuò)散或受癌癥影響的組織未完全切除。“

以前，人們一直無法檢測出超低水平的PSA，所以現(xiàn)在并不靠PSA來判斷手術(shù)效果。所有患者都面臨相同的風(fēng)險(xiǎn)——他們并不知道手術(shù)的長期效果是否成功，”Duffy解釋道，“毫無疑問，與金標(biāo)準(zhǔn)ELISA相比，這個(gè)新方法在靈敏度上向前邁了一大步。”

展望未來

英國布里斯托大學(xué)的納米結(jié)構(gòu)和電化學(xué)專家DavidFermin同樣對(duì)這個(gè)新成果表示了贊賞，稱之為“令人矚目的工作”。

Fermin建議，下一步研究應(yīng)該著眼于檢測的特異性，即當(dāng)存在潛在的干擾物質(zhì)時(shí)，極低濃度的生物標(biāo)志物是否能被可靠地檢測出來?！把芯咳藛T在論文中只是簡單地提到了這個(gè)問題，但我認(rèn)為它非常重要。我想，一定能找到巧妙的化學(xué)方法，讓這個(gè)技術(shù)變得特異性很高，它著實(shí)令人激動(dòng)，”他說。

到目前為止，研究人員只針對(duì)PSA這一種生物標(biāo)志物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但Stevens表示，“我們相信，這一方法能用于早期診斷多種疾病”。他們感興趣的生物標(biāo)志物還包括p24，一種與HIV感染有關(guān)的蛋白質(zhì)，精確檢測p24將有助于診斷尚處于萌芽階段的HIV感染。

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