觀察細微之處:新型奈米塗層讓原子力顯微鏡使用者更好地觀察單個分子

這種名為 NanoCone 的塗層材料新增到顯微鏡探針後,可以讓研究人員提起和分離分子,有望為疾病診斷帶來更高的精度

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在疾病的早期階段發現疾病可以極大地促進其治療,但蛛絲馬跡往往隱藏在規模太小而無法準確研究的程度。 這種障礙促使一些研究人員尋找方法,利用高功率原子力顯微鏡 (AFM) 來研究單個分子中的疾病標誌物

哈佛大學羅蘭研究所的初級研究員 奧茲古爾·沙欣 說:“我工作中最大的瓶頸是以不會產生假陽性或假陰性的方式處理分子的能力。” 沙欣使用 AFM 測量分子間力,並將資料提供給其他科學家。 “我們不能確定我們測量的結果是來自單個分子還是一組分子,”他說。

沙欣偶然發現了一種他認為有潛力幫助研究人員以更高精度工作,從而提高奈米級測量準確性的技術。 這種材料是一種名為 NanoCone 的奈米顆粒塗層,由位於加利福尼亞州西湖村的 Nanogea, Inc. 製造。 NanoCone 用於塗覆 AFM 探針和樣品放置的基底,其錐形奈米顆粒可以提起和分離單個分子,以便更輕鬆、更準確地進行測量。 沙欣在網路上搜索可能提高其 AFM 準確性和效率的新技術時,發現了 Nanogea 描述其技術的研究論文。

沙欣說,生物分子具有識別能力,並補充道:“它們知道要與哪些分子結合,但我們處理這些單個分子的能力受到我們表面化學的限制。 理想情況下,您希望進行逐個檢查分子的實驗。”

諾丁漢大學藥學院生物物理化學教授兼副校長 索爾·滕德勒 說,AFM 就像一臺唱片播放器。 它有一個尖銳的探針針頭,用於探測表面,進行形貌測量或測量分子間相互作用的力。“如果基底上的分子識別探針上的分子,就會發生分子相互作用,”滕德勒解釋說,他還擔任 Nanogea 科學顧問委員會成員,並與 Nanogea 聯合創始人兼首席科學官 Joon Won Park 共同擁有一項專利。“當您拉回時,您可以測量這種相互作用力。”

滕德勒說,AFM 作為分析工具,使研究人員能夠檢測出癌症、阿爾茨海默病和丙型肝炎等疾病的關鍵標誌物。 更重要的是,AFM 可以在血液或其他地方出現這些標誌物時提醒研究人員,即使它們以非常小的量出現,也表明疾病處於早期階段。

Nanogea 可以透過使用更短或更長的碳鏈製造錐體,使其 NanoCone 塗層粘附到不同的表面,從而與正在研究的分子相匹配。 該塗層也應用於探針的尖端,使其能夠捕獲分離的分子並對其進行詳細探測。

該公司正在說服不同的 AFM 製造商在其裝置中提供 NanoCone 塗層。 一旦將塗層新增到 AFM 探針,NanoCone 就無法移除。 Nanogea 聯合創始人、執行長兼總裁大衛·孫說:“您可以使用不同的探針尖端用於不同的應用。” 他補充說,塗層探針在需要更換之前可以使用“數萬次”。

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