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基于纳米粒子的光学生物传感器通过定向进化创建

2019-03-01 10:55:52 • 来源：

在研究人员洛桑联邦理工学院(EPFL)报告说，他们已经能够利用定向进化构建不是蛋白质，但合成的纳米粒子。这些纳米颗粒用作光学生物传感器，用于检测空气，水或血液中的生物分子。光学生物传感器广泛用于生物研究，药物开发和医学诊断，例如糖尿病患者中胰岛素和葡萄糖的实时监测。

基于纳米粒子的光学生物传感器通过定向进化创建

“定向进化的美妙之处在于我们可以在不知道其结构如何与其功能相关的情况下设计蛋白质，”EPFL化学科学与工程研究所纳米生物技术实验室助理教授Ardemis Boghossian博士说。“我们甚至没有这些大量蛋白质的信息。”

她的研究小组使用定向进化来修改DNA包裹的单壁碳纳米管(DNA-SWCNTs)的光电特性，这些碳纳米管是纳米尺寸的碳原子管，类似于由DNA覆盖的卷起的石墨烯片。当他们检测到目标时，DNA-SWCNT会发出光信号，可以穿透复杂的生物体液，如血液或尿液。

该研究(“ 合成纳米材料的光电特性的定向演化 ”)发表在Chemical Communications上。

使用定向进化方法，Boghossian的团队能够设计新的DNA-SWCNT，其光学信号在两个进化周期内增加了56%。

“这个领域的大多数研究人员只是筛选出不同材料的大型图书馆，希望找到一个具有他们所寻找的属性的图书馆，”Boghossian说。“在光学纳米传感器中，我们尝试改善选择性，亮度和灵敏度等性能。通过应用定向进化，我们为研究人员提供了一种指导方法来设计这些纳米传感器。“

该研究表明，基本上可以使用生物工程技术来更合理地调整某些纳米材料的光电特性。

“像材料科学和物理学这样的领域大多专注于定义材料结构 - 功能关系，使得缺乏这些信息的材料难以设计，”Boghossian解释道。“但这是自然界数十亿年前解决的问题，近几十年来，生物学家也解决了这个问题。我认为我们的研究表明，作为材料科学家和物理学家，我们仍然可以从生物学家那里学到一些实用的经验教训。“

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