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

2023年05月22日 阅读量:84

两位研究人员Alice Gillen和NilsSchürgers使用新的DNA纳米管复合物制成传感器凝胶。据麦姆斯咨询报道,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)为了提高对复杂流体(如血液和尿液)的感知能力,科学家们利用合成生物技术开发了新的纳米管生物传感器。

生物传感器是一种能在空气、水或血液中检测生物分子的装置。广泛应用于药物开发、医学诊断和生物研究。

对糖尿病等疾病生物标志物持续实时监测的需求不断增加,推动科学家努力开发高效便携的生物传感器装置。

一些最有前途的光学生物传感器是由单臂碳纳米管制成的。碳纳米管的近红外光发射位于生物材料的光透明窗口中。

这意味着水、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,这些传感器可以放置在皮肤下,光学信号可以检测到,而无需用电触点刺穿表面。

然而,生物流体中无处不在的盐成为植入式设备设计中常见的挑战。体内盐浓度的自然波动被证明会影响单臂碳纳米管光学传感器包裹在单链DNA中的灵敏度和选择性。

瑞士洛桑联邦理工学院Ardemis为了克服一些挑战, Boghossian实验室的一组研究人员利用合成生物技术将光学纳米管传感器保持稳定。

使用合成生物学使光学生物传感器具有更高的稳定性,使其更适合复杂流体(如血液、尿液)的生物感知应用。相关研究结果发表在《物理化学快报》上(Physical Chemistry Letters)杂志上。

论文的第一作者,Alice Gillen领导研究了盐如何影响生物传感器的光发射。Ardemiss团队成员 Boghossian说:“我们所做的就是使用‘异种’核酸(‘xeno’ nucleic acids, XNA)或者合成DNA包裹纳米管,使纳米管能够承受人体自然经历的盐浓度变化,从而产生更稳定的信号。”

本研究涵盖了普通生物流体生理范围内不同的离子浓度。通过监测纳米管信号强度和波长的变化,研究人员可以验证生物工程传感器比传统DNA传感器具有更高的稳定性。

“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,这些结果可以促进下一代光学生物传感器的发展,并在植入式感知应用领域(如持续监测)开辟更有前途的未来。”

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