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康奈尔大学研制可测DNA分子质量的设备
2005年5月27日 9:35  来源:现代实验室装备网

    光学显微镜图片(a)显示一组长度不同的悬臂。(b) 扫描电子显微镜 (SEM) 放大显示几个悬臂的图片。(c) 斜角扫描电子显微镜图片显示单个厚度为90毫微米的氮化硅和直径为40毫微米的圆形金点,它们距离悬臂的自由端300毫微米。刻度条为100毫微米。 
 
    据physorg网5月19日报道,有的人永远都不知足。早先,康奈尔大学的纳米科技研究者们制造了一种敏感度极高的设备,它能够探测到单个细菌的质量——大约是665毫微微克,然后他们又制造设备来测量单个病毒的质量——大约1.5毫微微克。现在,利用一种高度精密的技术,他们已经测量出了单个DNA分子的质量,大约是995,000道尔顿——比1微微微克稍重——并且甚至可以通过对质量进行计算,得出附在单个受体上的DNA分子个数。

    研究者称,这种设备属于纳米级电子机械设备(NEMS),可以把悬臂制造的小来进一步增强敏感度。

    研究者们还说,这种技术可以与微应用流体学结合来对体积极小的DNA样本进行基因分析,甚至分析一个细胞中的样本。目前基因分析技术需要对更小的DNA样本进行研究,使其通过一种叫多聚合酶连锁反应扩增(PCR amplification)的技术来多次进行复制。DNA分析的用途之一就是可以探测癌症易感基因的基因制造者。

    DNA、蛋白、以及其他有机分子的质量常常都是用道尔顿来标示。1道尔顿,同样是原子质量的单位,大约等于单个质子或中子的质量。 与其它质量单位相比,1道尔顿是千分之一渺克, 1渺克是千分之一微微微克,1微微微克又是千分之一毫微克,1毫微克又是千分之一皮克,而1毫微克是十亿分之一克。  

    当DNA的体积很大,大到像分子的时候,它们与大多数病毒相比仍然小得多,病毒主要是DNA核以及覆盖在核上的一层蛋白组成。康奈尔大学的研究者们相信它们的研究能用于发现更小的有机分子包括蛋白,并且可以在医疗或法医诊断中获得更广泛的应用。  

    “化学中存在某些测量分子的限制。那些设备的质量分辨率要比我们所使用的大许多倍,” 康奈尔大学应用和工程物理学教授哈罗德·克瑞海德说。他强调说,如果拥有识别蛋白质和其他有机分子的能力就可能会研究出针对一系列疾病——包括艾滋病——的探测器。

    克瑞海德与他人共同撰写论文在康奈尔大学和特拉维夫大学发表了这项最新的研究成果。读者们可以通过访问纳米快报(Nano Letters)的在线版本,而在下一期纳米快报中也会刊登这篇论文。  

    质量测量仪器的基本原理是备测量体的振荡频率差异来判断质量,就像大一点的钟想起来要比小一点的低沉。研究者们把这种原理应用到纳米级测量,他们利用康奈尔大学设计的纳米级仪器来创造一系列细小的悬臂振荡器(长度约3到5微米,加上硅片厚度约90毫微米),想象一下,这就像把一大桶原子倒到一个跳水板上,它会立刻弹起来。在每个悬臂的末端,研究者们放置了一个微小的金点(直径为40毫微米)。(1毫微米为十亿分之一米,或者是三个硅原子排成一排的长度。一微米是1000毫微米。)  

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