基于納米粒子的光學生物傳感器通過定向進化創(chuàng)建

在研究人員洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)報告說，他們已經(jīng)能夠利用定向進化構(gòu)建不是蛋白質(zhì)，但合成的納米粒子。這些納米顆粒用作光學生物傳感器，用于檢測空氣，水或血液中的生物分子。光學生物傳感器廣泛用于生物研究，藥物開發(fā)和醫(yī)學診斷，例如糖尿病患者中胰島素和葡萄糖的實時監(jiān)測。

“定向進化的美妙之處在于我們可以在不知道其結(jié)構(gòu)如何與其功能相關(guān)的情況下設(shè)計蛋白質(zhì)，”EPFL化學科學與工程研究所納米生物技術(shù)實驗室助理教授Ardemis Boghossian博士說。“我們甚至沒有這些大量蛋白質(zhì)的信息。”

她的研究小組使用定向進化來修改DNA包裹的單壁碳納米管(DNA-SWCNTs)的光電特性，這些碳納米管是納米尺寸的碳原子管，類似于由DNA覆蓋的卷起的石墨烯片。當他們檢測到目標時，DNA-SWCNT會發(fā)出光信號，可以穿透復雜的生物體液，如血液或尿液。

該研究(“ 合成納米材料的光電特性的定向演化 ”)發(fā)表在Chemical Communications上。

使用定向進化方法，Boghossian的團隊能夠設(shè)計新的DNA-SWCNT，其光學信號在兩個進化周期內(nèi)增加了56%。

“這個領(lǐng)域的大多數(shù)研究人員只是篩選出不同材料的大型圖書館，希望找到一個具有他們所尋找的屬性的圖書館，”Boghossian說。“在光學納米傳感器中，我們嘗試改善選擇性，亮度和靈敏度等性能。通過應(yīng)用定向進化，我們?yōu)檠芯咳藛T提供了一種指導方法來設(shè)計這些納米傳感器。“

該研究表明，基本上可以使用生物工程技術(shù)來更合理地調(diào)整某些納米材料的光電特性。

“像材料科學和物理學這樣的領(lǐng)域大多專注于定義材料結(jié)構(gòu) - 功能關(guān)系，使得缺乏這些信息的材料難以設(shè)計，”Boghossian解釋道。“但這是自然界數(shù)十億年前解決的問題，近幾十年來，生物學家也解決了這個問題。我認為我們的研究表明，作為材料科學家和物理學家，我們?nèi)匀豢梢詮纳飳W家那里學到一些實用的經(jīng)驗教訓。“

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