纳米流体适配体纳米阵列测量个别蛋白质

研究人员在大阪市立大学与国际合作者的帮助下，报道称他们已经开发出一种纳米流体装置，能够随机地捕获单个蛋白质，并在其自然高浓度下进行数字检测。这一进展有望为个性化疾病预防和治疗奠定基础。

科学家们在《Small》杂志上发表了他们的研究成果《纳米流体适配体纳米阵列实现正常浓度下随机捕获单个蛋白质》。

研究人员写道：“单分子实验能够揭示传统集合平均测量所隐藏的分子行为和特性的多样性、随机性和异质性，因此在各个领域具有重要意义和重大影响。尽管单分子实验在超低浓度下取得了重大突破，但在自然生物分子过程中以正常浓度捕获溶液中的单个分子仍然是一个巨大的挑战。”

研究人员展示了一种高密度、良好定义的纳米流体适配体纳米阵列（NANa），该阵列通过在纳米通道中以纳米金纳米图案的方式自组装设计良好的适配体分子，具有特异性地捕获目标蛋白质（例如血小板源性生长因子BB；PDGF-BB），并在优化的纳米流体条件下形成均匀的蛋白质纳米阵列。

随机捕获单个PDGF-BB分子

“由于这些基本特性，纳米流体适配体纳米阵列能够按泊松分布统计原理，以与单个细胞等量的超小体积样品中，随机地捕获单个PDGF-BB分子，形成易于寻址的单蛋白质纳米阵列。这种方法提供了一种超越大多数传统单分子实验方法中的浓度和体积限制的单蛋白质捕获的方法和装置，从而开辟了一条探索个体生物分子行为的道路，这在迄今为止还未得到广泛探索。”

精准医学的核心是准确测量单个细胞中的基因和蛋白质等生物分子。然而，直到现在，还没有工具能够同时处理单个细胞内容的微小体积（通常为皮升级，即10^-12 L）并在高浓度的细胞环境中定量测定生物分子，研究人员表示。

该装置被命名为纳米流体适配体纳米阵列（NANa），它是一种基于纳米通道的芯片，设计用于在与单个细胞相当的超小体积样品中，对个别分子进行数字检测。使用称为适配体的合成抗体，NANa能够随机地捕获和数字检测目标蛋白质的单个分子，即使在高浓度的样品中也可以实现。这些适配体与特定分子结合，并密集排列在装置的纳米通道中。

展望未来，科学家计划在实际细胞样品中进行实证演示，对获得的测量数据进行数字化处理，并探索将基于人工智能的图像识别技术和生物大数据集成的潜力。

大阪市立大学工学研究科副教授徐岩博士表示：“人类是由大量细胞组成的复杂有机体。我们希望NANa能够将个体细胞中生物分子数量的信息数字化，成为生命科学与信息科学之间的桥梁，为未来的精准医学铺平道路。”

通过这项研究，研究人员在纳米流体装置领域取得了重要突破，有望为个性化医学领域的发展提供新的可能性。

编辑：周敏

排版：李丽