發(fā)布日期：2018-03-05

　　來自沖繩科學技術研究所（OIST）的研究人員發(fā)明了一種等離子體納米傳感器，可以實時監(jiān)測細胞的增殖，并具有其他的應用潛質。研究發(fā)表在最近的《ACS Applied Materials and Interfaces》雜志上。揭示細胞的增殖過程是對細胞和組織的健康和功能的重要洞察。

圖中顯示了細胞（藍色山形）在納米蘑菇樣的結構頂部，這種“納米蘑菇”含有二氧化硅的莖和金質的帽子，這種傳感器有望實時監(jiān)測細胞的增殖。圖片來源：OIST

　　這種材料最吸引人的地方在于它能讓細胞在很長一段時間內存活。“通常，當你把活細胞放在納米材料上時，由于納米材料的質是有毒的，它會殺死細胞，”該論文的第一作者博士后研究員Nikhil Bhalla博士說，“然而，使用我們的材料，細胞存活了7天以上。納米顆粒材料也具有高度的敏感性：它能檢測到1000個細胞中的16個細胞的微小增殖。”

　　這些材料看起來就像普通的玻璃片。然而，表面覆蓋著微型的納米顆粒狀結構，被稱為納米蘑菇，有二氧化硅的莖和金的帽子。這些組成的生物傳感器能夠探測分子水平的相互作用。

　　該生物傳感器的工作原理是利用納米蘑菇作為光學天線。當白光穿過納米顆粒的薄片時，納米蘑菇會吸收并散射一些光，從而改變其性質。光的吸光度和散射是由納米材料的大小、形狀和材料決定的，更重要的是，它也受到任何靠近納米蘑菇的介質的影響，如放置在納米薄片上的細胞。通過測量光線在薄片的另一側出現后的變化，研究人員可以檢測和監(jiān)測發(fā)生在傳感器表面的過程，例如細胞分裂。

　　“正常情況下，你必須在細胞中加入一些標簽，比如染料或分子，才能計算出細胞分裂的數量，”Bhalla博士說，“然而，用我們的方法，納米機器人可以直接感應到它們。”

　　盡管納米材料用于檢測具有很好的優(yōu)勢，但是生產大規(guī)模的納米材料具有挑戰(zhàn)性，因為很難保證整個材料表面的均勻性。由于這個原因，常規(guī)臨床檢查的生物傳感器，例如疾病測試，仍然缺乏。

　　為了應對這個問題，研究人員開發(fā)了一種新型的打印技術來制造大規(guī)模的納米蘑菇生物傳感器。通過他們的方法，他們能夠開發(fā)出一種由大約100萬個蘑菇狀結構組成，2.5cm的二氧化硅基板。

　　“我們的技術就像打印一枚郵票，用生物分子的墨水覆蓋它，然后把它印在納米顆粒的薄片上，”Shivani Sathish博士說，他是這篇論文的聯(lián)合作者者。生物分子增加了材料的敏感性，這意味著它可以感知到極低濃度的物質，如抗體，從而有可能在早期發(fā)現疾病。

利用他們創(chuàng)新的打印技術，OIST的研究人員們開發(fā)了一種納米等離子體材料，其中含有數百萬個類似蘑菇狀結構的生物分子。圖片來源：OIST

　　“使用我們的方法，我們有可能創(chuàng)造出一個高度敏感的生物傳感器，甚至可以檢測到單個分子，”該論文的第一作者Bhalla博士說。從電子產品到食品生產到醫(yī)學，等離子體和納米顆粒傳感器為許多領域提供了重要的工具。

　　參考資料：

[1] Nanomushroom Sensors: One Material,Many Applications

來源：康健新視野