检测癌症的纳米传感器

【字体: 时间:2003年04月07日 来源:

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[生物通讯]纳米电子学专家们总是被嘲弄开发出来的电路比微芯片公司开发出的慢几百万倍,但在昨天举行的美国化学协会年会上,研究人员们描述了一种可以完成微芯片无法企及的任务的纳米装置,这个任务就是跟踪指示不同癌症类型的蛋白。沿着这条路,这样的传感器将会使医生们对多种疾病的病人进行即时检查。

研究人员几年前就开始实验电子诊断方法了,但一直是成败参半。检测仪通常使用场效应晶体管(field-effect transistors,FET),这种晶体管一极有电压,称为一个门,电压改变其它两极的电流。为进行诊断,研究人员通常需要用一种包被蛋白或其它化合物的材料替换掉晶体管门,而包被的蛋白或化合物经过设计具有捕捉到目标分子的功能。只要捕获的分子带电,它们的存在就会改变晶体管两个电极之间的电导系数。虽然这样的装置一般可以工作,但它们通常灵敏度不够,因为它们需要与海量的目标分子结合。

为了提高电子诊断仪的灵敏度,哈佛大学的化学家Charles Lieber和他的学生尝试了用纳米晶体管替代传统的晶体管。Lieber的研究小组几年前就生产出这种晶体管里,这些晶体管通常使用的是直径小到1到2纳米的硅线。这次研究中,他们用包被有前列腺标记--前列腺特异抗原(prostate-specific antigen ,PSA)的抗体的纳米硅线制成晶体管门。然后研究人员将晶体管安置在一个刻有微小沟槽的塑料垫上,沟槽允许液体流过。

Lieber的研究生Wayne Wang在会议上报道,当研究小组注入含有PSA的稀溶液时,带负电荷的蛋白结合到抗体上,改变里PET的电导系数。事实上,他和他的同事成功检测到PSA降到每毫升0.025皮克的水平,这是迄今最灵敏的PSA检测仪,灵敏度比目前的PSA临床检测方法高100倍。Wang还报道,一种类似的传感器能够检测到CEA的存在,CEA是结肠癌的一个标记。而一系列简单的纳米传感器就可以同时检测到两种爱整的标记。

“这真是太棒了。”杜克大学的化学家Jie Liu称赞说。“问题是,这些传感器能够安全又便宜地大量生产吗?”他说,纳米线传感器距离登上市场还有很长的路要走。但如果获得成功,纳米线传感器无疑将会为医生提供一个快速即时检测病人是否患有各种疾病的方法。(生物通编译)

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