發(fā)布日期：2018-03-05

　　來自沖繩科學(xué)技術(shù)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞的增殖，并具有其他的應(yīng)用潛質(zhì)。研究發(fā)表在最近的《ACS Applied Materials and Interfaces》雜志上。揭示細(xì)胞的增殖過程是對(duì)細(xì)胞和組織的健康和功能的重要洞察。

圖中顯示了細(xì)胞（藍(lán)色山形）在納米蘑菇樣的結(jié)構(gòu)頂部，這種“納米蘑菇”含有二氧化硅的莖和金質(zhì)的帽子，這種傳感器有望實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)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(xì)胞在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存活。“通常，當(dāng)你把活細(xì)胞放在納米材料上時(shí)，由于納米材料的質(zhì)是有毒的，它會(huì)殺死細(xì)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(xì)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(cè)到1000個(gè)細(xì)胞中的16個(gè)細(xì)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(jié)構(gòu)，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(cè)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(xué)天線。當(dāng)白光穿過納米顆粒的薄片時(shí)，納米蘑菇會(huì)吸收并散射一些光，從而改變其性質(zhì)。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(zhì)的影響，如放置在納米薄片上的細(xì)胞。通過測(cè)量光線在薄片的另一側(cè)出現(xiàn)后的變化，研究人員可以檢測(cè)和監(jiān)測(cè)發(fā)生在傳感器表面的過程，例如細(xì)胞分裂。

　　“正常情況下，你必須在細(xì)胞中加入一些標(biāo)簽，比如染料或分子，才能計(jì)算出細(xì)胞分裂的數(shù)量，”Bhalla博士說，“然而，用我們的方法，納米機(jī)器人可以直接感應(yīng)到它們。”

　　盡管納米材料用于檢測(cè)具有很好的優(yōu)勢(shì)，但是生產(chǎn)大規(guī)模的納米材料具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)楹茈y保證整個(gè)材料表面的均勻性。由于這個(gè)原因，常規(guī)臨床檢查的生物傳感器，例如疾病測(cè)試，仍然缺乏。

　　為了應(yīng)對(duì)這個(gè)問題，研究人員開發(fā)了一種新型的打印技術(shù)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(gè)蘑菇狀結(jié)構(gòu)組成，2.5cm的二氧化硅基板。

　　“我們的技術(shù)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(zhì)，如抗體，從而有可能在早期發(fā)現(xiàn)疾病。

利用他們創(chuàng)新的打印技術(shù)，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(shù)百萬個(gè)類似蘑菇狀結(jié)構(gòu)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(gè)高度敏感的生物傳感器，甚至可以檢測(cè)到單個(gè)分子，”該論文的第一作者Bhalla博士說。從電子產(chǎn)品到食品生產(chǎn)到醫(yī)學(xué)，等離子體和納米顆粒傳感器為許多領(lǐng)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