MIT 研發新型感測器，可檢測單蛋白分子

近日，來自 MIT 的研究人員通過對碳納米管進行改造，成功研發了可檢測單個蛋白質分子的新型感測器。據團隊介紹，當細胞群，甚至是單個細胞分泌蛋白質時，這一碳納米管都能夠檢測出來。

在各種科學研究和實驗室檢測中，蛋白質的檢測都是非常重要的一環，例如病毒感染情況跟蹤、食物污染檢測以及對細胞蛋白質生產情況的觀察等等，而且在這些情況下，蛋白質產生的數量都非常少，因此需要更加精密的檢測工具才能完成。

MIT 碳化學工程教授 Michael Strano 表示，「我們希望用這種新型的感測器來尋找『乾草堆里的針頭』。這種感測器陣列是目前我們能做到的最敏感的分子感測系統。另外，你還可以對這一系統進行功能化，觀察到與這些蛋白質結合的單分子的隨機波動。」

在研發出這種碳納米管之前，Strano 的實驗室還曾經研發過可檢測其他類型分子的感測器，而且這些感測器都是基於對碳納米管的修改而製作的。這些由碳製成的納米厚的圓柱體，當暴露於激光時，可以自然地發熒光。為了將這些納米管變成感測器，Strano 的實驗室用 DNA、蛋白質或可以結合特定靶標的其他分子塗覆在它們表層。當與靶分子結合時，納米管就會以可測量的方式發生變化。

這種碳納米管感測器的關鍵研發障礙，就在於這種附著於納米管表層的 DNA 鏈——適體。要將適體黏著在納米管上，同時還要保證它們可以和靶標成功結合，就需要一種特殊的粘合劑。在研發過程中，團隊在適體和靶標之間添加了一種特殊的「間隔」序列，讓納米管上每個區域的分子都能夠自由地執行其自身的功能。

為了監測單細胞的蛋白質生產，研究人員在顯微鏡載玻片上設置了一系列感測器。當單個細菌、人體細胞或酵母細胞置於這些感測器陣列上時，感測器可以檢測細胞何時分泌靶蛋白的分子。

「這樣的納米感測器陣列沒有檢測極限，」Strano 說道， 「他們具備看見單個分子的能力。」

然而，被檢測的分子越少，感知它們需要的時間越長。隨著分子變得越來越稀少，檢測可能需要無限的時間，Strano 表示。

本篇論文的主要作者是前 MIT 的博士後 Markita Landry，現在是加州大學伯克利分校的助理教授。其他作者還包括研究科學家 Hiroki Ando，前研究生 Allen Chen，博士後 Jicong Cao 和 Juyao Dong，電氣工程和計算機科學副教授 Timothy Lu，哈佛大學的 Vishal Kottadiel，以及加州大學伯克利分校的 Linda Chio 和 Darwin Yang。

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