纳米生物传感器变得更容易构建

由硅制成的纳米线可以检测到微量的蛋白质,并可能适用于大规模生产

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可以称之为简易纳米传感器。研究人员报告称,他们使用传统工具,用硅制造出一种极其灵敏的生物探测器,这意味着原则上可以进行大规模生产。

耶鲁大学化学家马克·里德说,依靠标准材料和制造技术将使纳米传感器更容易与手持设备内部的电子元件结合在一起。他是本周《自然》杂志上详细介绍该技术报告的合著者。“这具有像普通电子产品一样在功率和成本方面扩展的能力,”他说。

里德和他的同事用抗体或其他能够与特定蛋白质结合的生物分子涂覆了他们30纳米宽的导线。这些受体从流过传感器的溶液中捕获了与之匹配的蛋白质,传感器检测到了这种变化,因为积累的蛋白质上的电荷很容易扰乱流过导线的电流。里德将这种效应比作踩在脆弱的花园软管(而不是坚韧的消防水带)上会阻止其流动的方式。


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里德说,该设备在几秒钟内检测到每立方毫米流体中少至30,000个自由漂浮的蛋白质,这与其他纳米线传感器相比具有优势。该小组报告称,它还通过免疫细胞在与抗体结合时释放的酸来识别免疫细胞。合著者兼耶鲁大学生物工程师塔雷克·法赫米补充说:“没有其他方法可以快速[且]高通量地做到这一点。这才是我们真正兴奋的地方。”

研究人员用高质量的绝缘材料晶圆(顶部覆盖一层薄薄的硅)雕刻了他们的设备。他们使用标准技术制造了一个模版(形状像他们想要的设备),然后将其放置在晶圆上。然后,他们在顶部倒上溶剂,蚀刻掉暴露的硅。

通常,这样的工艺会留下相对粗的导线,因此为了将导线减小到纳米尺寸,他们移除了模版并让蚀刻继续进行。里德说,优质晶圆和慢速溶剂的结合使他们获得了比其他小组通过蚀刻获得的更光滑、更精确的纳米线。

你可以用手握住的版本还需要多久?里德不愿推测,但他表示,“这是我这辈子会看到的东西。”

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