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合成生物技术提升纳米管生物传感器对复杂流体的感知能力

导读: 瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家们利用合成生物技术开发出全新的纳米管生物传感器,以期提升对复杂流体(如血液和尿液)的感知能力。

合成生物技术提升纳米管生物传感器对复杂流体的感知能力

两位研究人员Alice Gillen和NilsSchürgers使用新的DNA纳米管复合物制作传感器凝胶

据麦姆斯咨询报道,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家们利用合成生物技术开发出全新的纳米管生物传感器,以期提升对复杂流体(如血液和尿液)的感知能力。

生物传感器是一种可以检测空气、水或血液中生物分子的装置。它们广泛应用于药物开发、医学诊断和生物研究。

人们对糖尿病等疾病中的生物标志物进行持续、实时监测的需求日益增长,驱动科学家们努力开发高效便携的生物传感器装置。

目前正在开发的一些最有前景的光学生物传感器使用单臂碳纳米管制作而成。碳纳米管的近红外光发射位于生物材料的光透明窗口内。

这就意味着水、血液和组织(如皮肤)不会吸收发射光,使这些生物传感器成为植入式感知应用的理想选择。因此这些传感器能够被放置在皮下,不需要用电触点刺穿表面就可以检测到光学信号。

然而,生物流体中无所不在的盐成为设计植入式装置时普遍需要面对的挑战。体内天然存在的盐浓度波动,被证明将会影响被单链DNA包裹的单臂碳纳米管光学传感器的灵敏度和选择性。

为了克服其中的一些挑战,来自瑞士洛桑联邦理工学院Ardemis Boghossian实验室的一组研究人员使用合成生物技术将光学纳米管传感器维持在稳定状态。

合成生物学的使用赋予光学生物传感器更高的稳定性,使其更适用于复杂流体类(如血液、尿液)生物感知应用,相关研究结果刊登在《物理化学快报》(Physical Chemistry Letters)杂志上。

该论文的第一作者,Alice Gillen领导研究了盐是如何影响生物传感器的光发射。团队成员Ardemis Boghossian表示,“我们所做的就是用‘异种’核酸(‘xeno’ nucleic acids, XNA)或合成DNA包裹纳米管,使得纳米管能够耐受人体自然经历的盐浓度变化,以生成一个更稳定的信号。”

该研究涵盖了常见生物流体生理范围内的不同离子浓度。通过监测纳米管信号强度和波长的变化,研究人员得以验证在更大的盐浓度范围内,通过生物工程制成的传感器比传统使用的DNA传感器具有更高的稳定性。

Boghossian补充道,“这是合成生物方法首次真正应用于纳米管光学领域。我们认为这些结果能够推动下一代光学生物传感器的开发,在植入式感知应用领域(如持续监测)开拓出更具前景的未来。”

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