观察细微之处:新型纳米涂层让原子力显微镜用户更好地观察单个分子

这种名为 NanoCone 的涂层材料添加到显微镜探针后,可以让研究人员提起和分离分子,有望为疾病诊断带来更高的精度

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在疾病的早期阶段发现疾病可以极大地促进其治疗,但蛛丝马迹往往隐藏在规模太小而无法准确研究的程度。 这种障碍促使一些研究人员寻找方法,利用高功率原子力显微镜 (AFM) 来研究单个分子中的疾病标志物

哈佛大学罗兰研究所的初级研究员 奥兹古尔·沙欣 说:“我工作中最大的瓶颈是以不会产生假阳性或假阴性的方式处理分子的能力。” 沙欣使用 AFM 测量分子间力,并将数据提供给其他科学家。 “我们不能确定我们测量的结果是来自单个分子还是一组分子,”他说。

沙欣偶然发现了一种他认为有潜力帮助研究人员以更高精度工作,从而提高纳米级测量准确性的技术。 这种材料是一种名为 NanoCone 的纳米颗粒涂层,由位于加利福尼亚州西湖村的 Nanogea, Inc. 制造。 NanoCone 用于涂覆 AFM 探针和样品放置的基底,其锥形纳米颗粒可以提起和分离单个分子,以便更轻松、更准确地进行测量。 沙欣在网络上搜索可能提高其 AFM 准确性和效率的新技术时,发现了 Nanogea 描述其技术的研究论文。

沙欣说,生物分子具有识别能力,并补充道:“它们知道要与哪些分子结合,但我们处理这些单个分子的能力受到我们表面化学的限制。 理想情况下,您希望进行逐个检查分子的实验。”

诺丁汉大学药学院生物物理化学教授兼副校长 索尔·滕德勒 说,AFM 就像一台唱片播放器。 它有一个尖锐的探针针头,用于探测表面,进行形貌测量或测量分子间相互作用的力。“如果基底上的分子识别探针上的分子,就会发生分子相互作用,”滕德勒解释说,他还担任 Nanogea 科学顾问委员会成员,并与 Nanogea 联合创始人兼首席科学官 Joon Won Park 共同拥有一项专利。“当您拉回时,您可以测量这种相互作用力。”

滕德勒说,AFM 作为分析工具,使研究人员能够检测出癌症、阿尔茨海默病和丙型肝炎等疾病的关键标志物。 更重要的是,AFM 可以在血液或其他地方出现这些标志物时提醒研究人员,即使它们以非常小的量出现,也表明疾病处于早期阶段。

Nanogea 可以通过使用更短或更长的碳链制造锥体,使其 NanoCone 涂层粘附到不同的表面,从而与正在研究的分子相匹配。 该涂层也应用于探针的尖端,使其能够捕获分离的分子并对其进行详细探测。

该公司正在说服不同的 AFM 制造商在其设备中提供 NanoCone 涂层。 一旦将涂层添加到 AFM 探针,NanoCone 就无法移除。 Nanogea 联合创始人、首席执行官兼总裁大卫·孙说:“您可以使用不同的探针尖端用于不同的应用。” 他补充说,涂层探针在需要更换之前可以使用“数万次”。

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