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“納米之手”：病毒捕捉的創(chuàng)新工具
2024年12月05日 09:58:21
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4633
NanoGripper的設(shè)計(jì)靈感源自人類的手掌和鳥類的爪部，其獨(dú)特的構(gòu)造使其能夠高效地捕獲目標(biāo)分子。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】近期，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究團(tuán)隊(duì)取得了令人矚目的科學(xué)突破：他們研發(fā)出了一種全新的工具——NanoGripper，這是一種由單一DNA分子精妙折疊形成的四指微型“手”。此成果為病毒的迅速檢測提供了全新的途徑，并在預(yù)防病毒感染方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
NanoGripper的設(shè)計(jì)靈感源自人類的手掌和鳥類的爪部，其獨(dú)特的構(gòu)造使其能夠高效地捕獲目標(biāo)分子。這個(gè)納米級的“手”由同一塊DNA材料通過復(fù)雜的折疊工藝打造而成，包括四個(gè)靈活的手指和一個(gè)手掌部分。每個(gè)手指均配備有三個(gè)可活動(dòng)的關(guān)節(jié)，可以根據(jù)需要調(diào)整彎曲程度和角度，這使得NanoGripper能夠靈活應(yīng)對各種捕獲任務(wù)。
手指上安裝有特制的DNA適體，這些小分子經(jīng)過編程能夠識別特定的目標(biāo)分子。一旦與目標(biāo)分子接觸，手指便會自動(dòng)彎曲，牢牢抓住目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)使得NanoGripper在捕捉病毒時(shí)表現(xiàn)出極高的效率和靈敏度。同時(shí)，手的“腕”部可以固定在固體表面或其他大型結(jié)構(gòu)上，便于在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，例如作為傳感器或藥物遞送系統(tǒng)的一部分。
研究團(tuán)隊(duì)將NanoGripper與光子晶體傳感器平臺相結(jié)合，開發(fā)出了一種能夠在30分鐘內(nèi)完成測試的方法。該方法的靈敏度與醫(yī)院常用的金標(biāo)準(zhǔn)qPCR分子測試不相上下。當(dāng)NanoGripper捕獲病毒后，附著在其上的熒光分子會在LED燈或激光的照射下發(fā)出光芒，從而被檢測系統(tǒng)識別并準(zhǔn)確計(jì)數(shù)每一個(gè)病毒顆粒。
除了疾病診斷外，NanoGripper還具備預(yù)防病毒感染的能力。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)將其加入細(xì)胞培養(yǎng)基并暴露于新冠病毒時(shí)，它能夠包圍病毒并阻止病毒表面的刺突蛋白與細(xì)胞表面的受體相結(jié)合，從而有效防止病毒進(jìn)入細(xì)胞引發(fā)感染。這一發(fā)現(xiàn)為病毒感染的治療提供了新的視角。
此外，NanoGripper具有高度的可編程性，這意味著通過簡單的重新編程，它可以針對其他類型的病毒，如流感病毒、HIV或乙型肝炎病毒等。這種靈活性使得NanoGripper在應(yīng)對不同病毒威脅時(shí)具有廣闊的應(yīng)用前景。
不僅如此，NanoGripper在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域也展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。其“手指”可以通過編程來識別特定的腫瘤標(biāo)志物，從而將抗癌藥物直接輸送到癌細(xì)胞處，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。這種精確的藥物遞送系統(tǒng)有望提升治療效果，并減少副作用。
NanoGripper的研發(fā)不僅依賴于復(fù)雜的DNA折疊技術(shù)，還得益于人類對“手”這一結(jié)構(gòu)的深入理解和靈感。手的靈活性和精細(xì)操作能力使人類能夠完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，而NanoGripper則借鑒了這一特性，設(shè)計(jì)出了一種能夠高效捕獲目標(biāo)分子的微型“手”。
這項(xiàng)研究成果的發(fā)布不僅標(biāo)志著DNA納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展，也為未來的病毒檢測和治療提供了全新的方法和思路。隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)和完善，NanoGripper有望在未來的醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用，為人類的健康事業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。
總之，NanoGripper作為一種創(chuàng)新的工具，憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，為病毒的快速檢測和預(yù)防提供了新的解決方案。這一成果不僅彰顯了DNA納米技術(shù)的巨大潛力，也為未來的醫(yī)療研究和應(yīng)用開辟了全新的道路。
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