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生物传感器监测体内H2O2浓度,分辨率可达纳米级

CHEN

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人体内的几个过程受到过氧化氢(H2O2)的生物化学反应的调节,但由于其氧化剂的特性H2O2通常是有毒的。H2O2的氧化特性对癌症有潜在的治疗意义,有意增加肿瘤细胞的H2O2浓度可能是一种消灭癌症的方法。鉴于其两面性,可靠地量化细胞外环境中的过氧化氢浓度就显得至关重要。

现在,来自日本金泽大学的研究人员开发出一种传感器,用于测量细胞膜附近的H2O2浓度,具有纳米级分辨率。

该生物传感器由附着有机分子的金纳米粒子组成。整个集群的设计使得它很容易锚定在细胞膜的外部,而细胞膜正是要检测的过氧化氢分子所在的地方。

研究人员使用了一种叫做4MPBE的化合物作为附着分子,已知这种化合物具有很强的拉曼散射响应。通过测量激光的频率变化,并将信号强度绘制成这种变化的函数,可以获得一个独特的光谱4MPBE分子的特征。

当一个4MPBE分子与一个H2O2分子反应时,它的拉曼光谱会发生变化。基于这一原理,通过比较拉曼光谱,团队能够获得生物传感器附近H2O2浓度的估计值。

在为他们的纳米传感器开发了校准程序之后,团队能够为肺癌细胞样本生成分辨率约为700纳米的浓度图。最后,他们还成功地扩展了他们的技术,获得了细胞膜上H2O2浓度变化的测量结果。

研究人员表示,“新方法可能有助于研究与细胞增殖或死亡有关的实际H2O2浓度,这是充分阐明生理过程和设计新治疗策略的基础。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-21263-8


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