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玻璃纳米孔就像意大利面穿针一样吸走DNA

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妙手带夫 楼主
发布于 2021-04-26 06:14
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Glass nanopore pulls DNA like spaghetti through a needle

DNA测序已经变得如此普遍,以至于很少有人意识到从生物样本中提取单个DNA分子有多么困难。

由加州大学河滨分校领导的研究使检测和捕获血液等液体样本的DNA变得更容易,使用一个微小的玻璃管和电流。该技术发表在杂志上 纳米,也可以在未来提高癌症诊断水平。

DNA是一种双链的带电分子,它包含了一个生物体创造和组织生命组成部分所需的所有信息,它紧紧地折叠在细胞核中。从单个细胞中提取DNA对许多医疗和科学目的来说既费时又不现实。幸运的是,当细胞自然死亡时,细胞膜会破裂,释放出包括DNA在内的物质。这意味着一个血液样本,例如,包含许多链自由浮动的DNA,理论上,应该更容易识别和大量提取。

然而,一种叫做巨噬细胞的清除细胞废物的清食性细胞会破坏大部分游离DNA,使其在血液中处于低浓度。大多数捕获无细胞DNA的方法都需要昂贵的技术,首先要浓缩分子,然后使用荧光染料帮助观察DNA。

通讯作者凯文•弗里德曼生物工程助理教授在加州大学河滨分校Marlan和迷迭香伯恩斯工程学院的领导为了提高检测和捕获的DNA在低浓度使用电荷直接DNA样本直接进入玻璃管与一个小开口称为纳米孔。纳米孔传感技术已成为一种快速、可靠、成本低廉的诊断工具,在不同的医疗和临床应用中得到广泛应用。

弗里德曼说:“我们知道,如果你在细胞膜上施加电压,离子就会通过细胞膜上的孔。”“DNA也随电场运动,我们可以利用它来移动DNA。”

研究人员将一个正极放入一个玻璃管中,这个玻璃管有一个20纳米宽的孔,比DNA分子大一点,但太小不能容纳细胞。他们在纳米孔上施加电势,将其浸入含有DNA样本和负极的小瓶中。游离细胞DNA进入毛孔并堵塞了它。研究人员通过DNA通过小孔时电流的变化来检测它。

弗里德曼说:“这就像试图把意大利面从针里拉出来一样。”“要穿过毛孔,它必须是几乎完全线性的。”

研究人员持有的孔离液体表面越近,它收集的DNA就越多。

“令人惊讶的是,我们发现DNA在液体-空气界面聚集。如果有一个冷却层,DNA将试图去更冷的地方,”弗里德曼说。“我们希望血液样本也是如此,这样同样的机制就可以用于浓缩表面附近的DNA。这不仅是有益的,而且这种纳米矿传感策略在表面附近也显示出更高的信噪比。这真的是一个双赢的局面。”

通过一些改进,作者认为他们的纯电技术可以帮助从单个血液样本中诊断某些类型的癌症。除了DNA,随着肿瘤的生长,小泡被释放到血液中。这些微小的脂基液滴可以被认为是与原始癌细胞相同的微型细胞,也可以被纳米孔传感器检测到。

考虑到这种纯电技术的所有独特特性,纳米矿传感系统有可能在未来被用作即时诊断测试评估。

这篇论文的题目是“在液体-空气界面测量捕获的DNA以增强单分子传感”。


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