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APL::美科学家开发超灵敏生物传感器

来源:科技日报 2012-09-06 21:30

据物理学家组织网8月28日报道,美国纽约大学理工学院的科研人员制成了超灵敏的生物传感器,能够识别出溶液中最小的单个RNA型病毒(核酸为RNA的一类病毒总称为RNA型病毒)颗粒。这项进展有望彻底改变早期疾病的检测模式,并将测试结果的等待时间从几周缩短至几分钟。相关研究报告发表在最新一期《应用物理快报》(Applied  Physics Letters)上。

通常情况下,需要在真空环境中使用电子显微镜对病毒进行探测,这不仅耗费时间,也提升了操作的成本和复杂性。而利用新型生物传感器,科学家能够探测到最小的单个RNA病毒颗粒MS2,其质量仅为6阿克(微微微克)。激光会从可调谐激光器中射出沿光纤运动,位于远端的探测器将会测量这些光的强度。一个微型的玻璃球将与光纤接触,改变光的路径,使其环绕玻璃球运动。当病毒颗粒与小球接触时,其将改变小球的特性,引发谐振频率的变化。激光将环绕生物传感器的玻璃球运动多次,确保表面上的任何细节都不被遗漏。

而颗粒越小,记录这些变化也越困难。例如与小儿麻痹症相关的病毒和抗体蛋白等就十分细小,这就需要灵敏度更高的传感器。科研小组通过将黄金纳米接受器黏着在谐振的微球体上,实现了传感器的灵敏度提升。这些接受器为等离子体材质,因此能够增强附近的电场,使得微小的扰动也能被轻易探测出来。

目前科学家正在尝试以新型传感器探测单个蛋白质,这可谓是向着早期疾病检测迈出的主要一步。该校应用物理系的斯蒂芬·阿诺德教授解释说:“当身体遇到外来的病毒侵入时,其将生成大量的抗体蛋白作为回应。如果我们能探测并识别出单个的蛋白,就能更早发现病毒的存在,并加快治疗的进程。”而以生物传感器探测人体血液、唾液和尿液中的疾病标记,也是科学家未来的努力方向之一。(生物谷Bioon.com)

Taking whispering gallery-mode single virus detection and sizing to the limit

V. R. Dantham1, S. Holler1,2, V. Kolchenko3, Z. Wan4, and S. Arnold1

We report the label-free detection and sizing by a microcavity of the smallest individual RNA virus, MS2, with a mass only ~1% of InfluenzaA (6 vs. 512 ag). Although detection of such a small bio-nano-particle has been beyond the reach of a bare spherical microcavity, it was accomplished with ease (S/N?=?8, Q?=?4?×?105) using a single dipole stimulated plasmonic-nanoshell as a microcavity wavelength shift enhancer, providing an enhancement of ~70×, in agreement with theory. Unique wavelength shift statistics are recorded consistent with an ultra-uniform genetically programmed substance that is drawn to the plasmonic hot spots by light-forces.

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