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4 月 3 日,星期二,加州大学河滨分校伯恩斯工程学院的一位加州大学河滨分校教授命名纳米绳球生物传感器可准确检测葡萄糖 2022-08-23 22 纳米立方体 使用嵌入镀金“纳米气泡”的称为单壁碳纳米颗粒的中空结构,研究人员开发了一种精确的生物传感器来检测血糖和许多其他生物分子。 该设备看起来像一个小的立方体形足球。根据普渡大学机械工程教授蒂莫西·费舍尔的说法,每个测试球都是一个传感器,并通过充当连接器的纳米管和超细导线连接到电子电路以传输电信号。 普渡大学农业和生物工程副教授马歇尔波特菲尔德说,这项技术比任何正在开发的生物传感器更精确地检测葡萄糖,可用于生物传感器来检测其他类型的生物分子和未来的研究。 “糖尿病的持续血糖监测可以成为导管的一部分,”波特菲尔德说。“此外,可能还有许多其他应用,包括研究疾病和生物过程的基础科学研究。” 费舍尔说,按钮设计可以让人感觉到应用程序。 “这是因为系统的传感部分离设备的其余部分更远,因此它可以更容易地与目标分子相互作用。” “这些目标分子不必等待表面扩散,并且可以移动到网络内的其他区域以提高灵敏度。” 这些发现在美国化学学会的 ACS Nano 期刊 1 月刊上发表的一篇论文中进行了详细说明。该论文将出现在该期刊的首页,由农业和生物工程学院的 Jonathan Claussen 博士撰写;Aaron Franklin,电气和计算机工程博士生;Aeraj ul Haq,农业和生物工程博士生;波特菲尔德;和渔夫。 该研究是在伯克纳米技术中心和普渡探索公园的结合生物学中心进行的。

纳米管的直径约为 2 纳米,即十亿分之一米,比人类头发小约 25,000 倍。 “新的生 新西兰电话号码 物传感器在两个重要方面比其他传感器更敏感,”费舍尔说。 其他传感器需要至少五倍的葡萄糖才能产生信号,而新传感器可以在更广泛的葡萄糖浓度范围内工作,使其用途广泛。 “根据你想在身体的哪个部位感知葡萄糖,你必须设置不同的浓度,例如,动脉、肠道或肌肉中葡萄糖的浓度是非常不同的,”波特菲尔德说。 在检测不同浓度的同时感知少量物质的能力是通常相互关联的两个特征。 “其他传感器只能检测某些浓度限制,”波特菲尔德说。“由于其先进的功能,该系统可以作为通用传感器平台进行调整。” 单壁纳米管特别适用于电子传感器,因为电流通过直径只有几纳米的电线比通过传统电线更有效。 工程师们开发了一种在硅晶片上垂直生长单个碳纳米管的方法,将纳米管用于先进的电子设备、无线设备和传感器。纳米粒子从“多孔阳极铝模板”中的小孔中生长出来。(这个方法在之前的故事中有描述) 纳米管从孔中延伸出来,然后嵌入钯金属孔中,从而在每个孔的顶部形成立方帽。然后将这些钯纳米立方体涂上与生物分子相容的金。 然后研究人员将一种称为链霉亲和素的蛋白质附着在镀金的钯纳米颗粒上,并将另一种称为生物素的蛋白质附着在链霉抗生物素上。生物素-链霉亲和素组合通常用于实验室方法来分析生物样品。 “生物素和链霉亲和素就像小乐高积木,旨在组合在一起,”波特菲尔德说。 研究人员使用荧光染料链霉亲和素分子来证明该分子主要与纳米立方体结合,而不是与所有



材料结合。在证明该设备的系绳部分可以用作传感器后,研究人员通过用一种称为葡萄糖氧化酶的酶代替生物素,将该设备变成了葡萄糖传感器。该酶在葡萄糖和氧气存在的情况下产生电化学反应并产生电信号。 相同的系统可用于生物传感器,以检测用于医学和科学研究的其他分子。 “如果我们能让某人控制他们的疾病并拥有更好的生活质量,那就太好了,”波特菲尔德说。“但如果我们能创造出一种工具,让科学家们找到治愈这种疾病的方法呢?” 与神经元信号相关的酶可用于研究大脑和神经系统。血液酒精传感器可以使用与乙醇结合的酶。另一个应用可能是研究植物的压力以进行农业研究。 该设备是纳米机电系统或 NEMS 的一个示例,其中包括纳米级机械组件。 “这是研究人员首次组装生物传感器所需的所有组件,从原子到生物分子水平,”波特菲尔德说。“这就像生物分子水平的修补匠玩具。” 研究人员已经为该系统提交了专利申请。 普渡大学提供因为他计划将专注于手机等移动设备使用的研究商业化。实时内容。 技术与创新经济公司由化学与环境工程系教授兼主席 Nosang Myung 创立,适用于许多行业。其中包括农业(检测农药浓度)、工业(使用或储存燃料气体时的蒸发和泄漏控制)、国土安全(生物恐怖主义预警系统)和军事(检测化学战剂)。 “这种伙伴关系是确保我们实验室完成的研究能够商业化的关键,”他说。 伯恩斯工程学院院长 Reza Abbaschian 对创新经济公司对研究的支持表示感谢。 “我们同样感谢他们支持将我们的教师与政府和行业联系起来,并确定将他们的发现商业化以造福社会的方法,”Abbaschian 说。 Myung 的研究是 的一部分,该公司是一家由创新经济公司创立和资助的初创公司。由 许可。 纳米工程计




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