一種簡(jiǎn)單易行的探測(cè)DNA分子以及癌癥和其他如阿爾茨海默氏癥標(biāo)記蛋白的方法很快將要問世--這要?dú)w功于日本橫濱國(guó)立大學(xué) （Yokohama National University）研究組的工作,。 據(jù)研究組發(fā)表在美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)出版的《應(yīng)用物理快報(bào)》上的文章所述,，他們制 造了一種基于光子晶體納米器的生物感應(yīng)器,，可以根據(jù)激光波長(zhǎng)的移動(dòng)來探測(cè)生物分子的吸收特性。
科學(xué)家研究出新型,，簡(jiǎn)單，低成本儀器,，通過獲知表面電荷密度或者溶液PH值的變化即可探測(cè)出DNA以及其他生物分子,。
另一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是，這種基于納米激光器的生物感應(yīng)器可通過激光輻射強(qiáng)度探測(cè)表面電荷的情況,，這一點(diǎn)也可被用來探測(cè)生物分子的吸收特性,。使用激光強(qiáng)度來探測(cè)生物分子過程更為簡(jiǎn)單，因此比常規(guī)用于感應(yīng)器的熒光標(biāo)記或熒光光譜成本低,。
在課題組開始研究該生物感應(yīng)器時(shí),，他們所關(guān)注的重點(diǎn)不在于激光輻射強(qiáng)度，因?yàn)檩椛鋸?qiáng)度對(duì)于激光器的質(zhì)量非常敏感,，并且它并不能有效地感應(yīng)信號(hào),。
“一開始我們關(guān)注的是波長(zhǎng)的行為，但是很快就注意到（激光輻射）強(qiáng)度會(huì)受到溶液pH值和聚合物的影響,，” 橫濱國(guó)立大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系的教授Toshihiko Baba說,。“我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很高的重復(fù)性,，而且有趣的是,，我們發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)和強(qiáng)度的行為是彼此獨(dú)立的?！?/p>
這個(gè)結(jié)果讓研究人員們很吃驚,，他們發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)，用原子層沉淀法將二氧化鋯保護(hù)層鍍?cè)趦x器表面,，之后用該儀器分別探測(cè)具有高,，低pH值以及含有帶電聚合物的溶液。結(jié)果顯示,，保護(hù)鍍層對(duì)于保護(hù)納米激光器不受損壞以及避免不必要的波長(zhǎng)移動(dòng)十分必要,。
納米激光器可以感應(yīng)表面電荷，是因?yàn)楸砻骐姾筛淖兞穗娮釉诩す馄?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/半導(dǎo)體" title="半導(dǎo)體" target="_blank">半導(dǎo)體表面態(tài)中的占用率,，Baba解釋到：“這就改變了半導(dǎo)體的發(fā)光效率,。”
迄今為止,，該組的工作是用光子晶體感應(yīng)器探測(cè)表面電荷的首次報(bào)道,。“這使得基于納米激光器的生物感應(yīng)器可通過波長(zhǎng)和強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)來探測(cè)生物分子的吸收特性，”Baba說,。其結(jié)果涵蓋不同的物理參數(shù),，研究人員可用來進(jìn)一步分析生物分子的信息。
并且該技術(shù)“僅通過測(cè)量強(qiáng)度,，也可以探測(cè)出生物分子的吸收信息,，這一點(diǎn)和傳統(tǒng)方法相比是一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)，”Baba補(bǔ)充到,。
傳統(tǒng)的生物傳感方法“依賴于官能于生物分子的熒光標(biāo)記,，”他說?！皳?jù)此,，我們通過光激勵(lì)便很容易鎖定生物分子，事實(shí)上這也是當(dāng)前應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)方法,?！蹦敲磦鹘y(tǒng)方法的缺點(diǎn)有哪些呢？熒光標(biāo)記官能化的過程常常費(fèi)用昂貴,。
為了解決這一問題,，許多研究組致力于研發(fā)無標(biāo)記探測(cè)方法，比如利用光學(xué)諧振腔和電漿態(tài)中的共振,。但是這些方法需要用到波長(zhǎng)或共振光角的光譜分析,，費(fèi)用依然不菲。
而基于納米激光器的生物感應(yīng)器通過激光強(qiáng)度的變化來探測(cè)生物分子,，這樣既不需要標(biāo)記也不用光譜儀,，因此大大簡(jiǎn)化了探測(cè)的過程，這一方法已經(jīng)在DNA分子中得到了驗(yàn)證,。
談到納米激光生物感應(yīng)器的潛在應(yīng)用,，研究組希望該技術(shù)“作為一種比以往更為簡(jiǎn)單的方法在人類體液如血液中探測(cè)DNA分子，探測(cè)癌癥以及阿爾茨海默氏癥的標(biāo)記蛋白,，”Baba強(qiáng)調(diào)說,。“我們打算進(jìn)一步研究這種現(xiàn)象的敏感性,，選擇性和穩(wěn)定性,。如果這些問題都可以被理清，我們將把該技術(shù)推向?qū)嶋H應(yīng)用,?！?/p>
“我們的研究項(xiàng)目從2012年開始，將持續(xù)到2016年,，最終目標(biāo)是研發(fā)出基于光子晶體納米激光器的感應(yīng)器,，用來探測(cè)生物標(biāo)記,，”Baba說?！拔覀兡壳霸谶M(jìn)一步簡(jiǎn)化和發(fā)展感應(yīng)器,，希望在未來幾年內(nèi)可以投入實(shí)際應(yīng)用?！?/p>