分子“纳米手”能捉住病毒进行检测
美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校团队开发出了一种创新的工具——由单一DNA分子折叠成的四指微型“手”。其被命名为NanoGripper。这个纳米级别的“手”不仅能高效地捕捉病毒,实现高度敏感的快速检测,还有潜力阻止病毒入侵细胞,避免感染发生。该成果发表在最新一期《科学·机器人》杂志上。
NanoGripper的设计灵感来源于人类的手掌和鸟类的爪子。它拥有四个可弯曲的手指和一个手掌,全部由同一块DNA材料通过复杂的折叠技术制成。每个手指都设计有三个可弯曲的关节,弯曲的程度和角度可以按需调整。手指上装有特殊的DNA适体(一种小分子),这些适体可以被编程来识别特定的目标分子,一旦与目标分子接触,手指就会自动弯曲,紧紧抓住目标。
而手的“腕”部,可附着在固体表面或其他较大结构上,使得它非常适合应用于生物医学领域,比如作为传感器或药物递送系统的一部分。
团队将NanoGripper与一种光子晶体传感器平台整合在一起,发明了一种能在30分钟内完成测试的方法。这种方法的灵敏度与医院常用的金标准qPCR分子测试相当。当NanoGripper捕获病毒后,附着在其上的荧光分子会在LED灯或激光的照射下发光,足以让检测系统识别并计数每一个病毒颗粒。
除疾病诊断外,NanoGripper还具有预防病毒感染的能力。实验中,将其加入到细胞培养基中并暴露于新冠病毒时,它可包围病毒并阻止病毒表面的刺突蛋白与细胞表面的受体结合,从而防止病毒进入细胞造成感染。
此外,NanoGripper可通过简单的重新编程来针对其他类型的病毒,如流感病毒、HIV或乙型肝炎病毒。它也可用于精准医疗领域,其“手指”可被编程来识别特定肿瘤标志物,从而将抗癌药物直接输送到癌细胞处,实现精准治疗。
手是人类进化的杰作。手的灵活性和精细动作能力,使我们能进行复杂的认知任务。此次,科研人员以手为灵感,设计出了一种由单一DNA分子折叠成的四指微型“手”。这种小型的手如同一个“捕笼”,当识别到目标分子,它便将其抓获。基于这一特点,他们开发出了一种病毒的快速检测方法。同时,DNA分子手也能成为精准运送药物的运输工具;它还能包围病毒,阻断感染。DNA“纳米手”是分子生物界的创新工具,未来可能引发更多疗法的“进化”。
(责编:李慧博、孙娜)作者:张梦然
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