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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(xué)院獲悉，該校許秋然研究員團(tuán)隊聯(lián)合華中科技大學(xué)科研人員開發(fā)了一種基于亞微米通道異質(zhì)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(guān)研究論文近期發(fā)表于國際期刊《化學(xué)工程雜志》。
本研究中，仿生離子通道檢測葡萄糖示意圖。科研團(tuán)隊供圖
活體細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝，會與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換，細(xì)胞膜上由特殊蛋白質(zhì)組成的離子通道，就是這種物質(zhì)交換的重要途徑。在免疫反應(yīng)、病原體感染等人體生理、病理變化活動中，細(xì)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(xì)胞間糖的選擇性跨膜吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，作為生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域研究的關(guān)鍵參數(shù)。
此前，糖類檢測技術(shù)均是基于100納米孔徑以下的納米通道有可識別的電化學(xué)信號，納米通道空間有限，電阻較高，目標(biāo)分子響應(yīng)信號弱。科研人員持續(xù)追求高靈敏度、低檢測限的糖類檢測技術(shù)。本次研究中，該團(tuán)隊設(shè)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(nèi)壁上原位生成并固定了大量可調(diào)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(yīng)良好的亞微米通道孔徑的異質(zhì)膜。
“通俗地講，修飾探針分子，相當(dāng)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(yùn)輸通道，可輸出更強(qiáng)的目標(biāo)分子響應(yīng)信號。”許秋然解釋道，具有ICR特性，相當(dāng)于給攝像頭輸入識別程序，更易識別細(xì)胞中糖類的電化學(xué)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(zhì)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(zhì)、DNA等物質(zhì)進(jìn)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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