纳米线捕获蛋白质用于疾病诊断：快、准、廉

诸平

根据丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）网站2013年10月3日的新闻报道，该大学化学系及纳米科学中心，生物纳米技术和纳米医学实验室（Bio-Nanotechnology andNanomedicine Laboratory, Department of Chemistry & Nano-Science Center）以及尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)研究所纳米科学中心及量子设备中心（Nano-Science Center &Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute）的研究人员已经用于纳米材料开发出一种可以用于疾病诊断的新方法,其特点是快而准，且成本低廉。不管是血液还是尿液，其中某些成分的细微变化与某种疾病有着千丝万缕的联系，但是苦于变化之微，常规的分析检测方法无法利用。如果对于异常的微妙变化能够及早发现，进行及早防治，那么就可以挽救许多患者的生命，也可以为家庭和社会节约更多的医疗费用开支，真可谓是利国利民的大好事。

哥本哈根大学的研究人员,他们将用于物理领域研究纳米生物学的先进工具结合在一起,虽然物理学与生物学两个学科通常相差甚远。许多疾病可用生物标记物来诊断。例如, 可以测量血液样本中有些物质（生物标记物）来判断病人患有何种疾病。这些生物标记通常就是在血液中可以发现的蛋白质，但是因为其微量很难检测到它们。如果能够对其进行精确测量，那么对于许多疾病的诊断就会更精准、有许多疾病就可以在患者出现严重症状之前早发现，及早进行治疗或者预防。

下面图片中左侧是纳米线森林的电子显微镜图像；中间是单个纳米线与从溶液中捕获了不同类型蛋白质(绿色分子)、单独蛋白质(红色分子)结合在一起；而右侧是蛋白质被捕获在纳米线上的典型的荧光显微镜俯视图像。

哥本哈根大学化学系纳米科学中心（ Nano-Science Center, Department ofChemistry, University of Copenhagen）的博士生KatrineR. Rostgaard认为，他们已经开发出一种优化蛋白质的分析方法,该方法的要点之一就是使用纳米线来捕获蛋白质，以便进行分析，这种分析方法被认为是独一无二的。研究人员当他们需要分析蛋白质时,通常用小模板来持有蛋白质,但通过使用圆柱形结构纳米线，其直径约为人头发的千分之一,不仅可以对非常稀少的蛋白质进行捕获，而且对样品还添加了一个第三维度。纳米线竖立起来像个小森林一样,创造一个更大的表面积来持有蛋白质,因为他们可以附着于纳米线的各个方位。KatrineR. Rostgaard就他们在Nanoscale（Impact Factor 6.233）发表的研究方法谈到，随着表面积的增大，研究人员就可以一次同时容纳更多的蛋白质，这使得同时测量多个生物标志物完全有可能实现，并使其信号增强,从而提供了更高质量的诊断结果。

   这项研究是在纳米尺度上完成，样品用量甚少。纳米线森林被用来直接捕获研究人员想要研究的蛋白质。当检查这些蛋白质时,研究人员可以对相同的蛋白质通过重用纳米线执行多个测试。这与传统的方法相比简化了实验室大量的工作流程,研究人员对于每次执行一个新的分析任务，仅需要使用一个新的模板来捕获蛋白质。通过这种方式,有助于使诊断过程更加环保、经济上有利于产业化实施。更多信息请浏览原文——Katrine R. Rostgaard, Rune S. Frederiksen,Yi-Chi C. Liu, Trine Berthing, Morten H. Madsen, Johannes Holm, Jesper Nygård,Karen L. Martinez. Vertical nanowire arrays as a versatile platform for proteindetection and analysis. Nanoscale, 2013, DOI: 10.1039/C3NR03113F. First published online 22 Aug 2013.