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電子式 DNA 感應(yīng)器

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2006-09-20
在鍍有一層氧化硅的硅版上,以光蝕刻法制造出來(lái)一種微小電極,在電極間有一極細(xì)小的溝。在此溝中先固定一特定的 DNA 序列(a),再將電極浸入一種含有標(biāo)的 DNA 序列(ab)與帶有另一特定序列(b)的金納米粒子的溶液中。此標(biāo)的 DNA 序列的兩端可分別與電極溝中的與金納米粒子上的 DNA 序列配對(duì)結(jié)合,因此可將金納米粒子固定在電極溝之間并形成緊密排列,再以含硝酸銀的顯影液加以處理。

因?yàn)榻鸺{米粒子可促進(jìn)銀的還原反應(yīng),而使得銀沉積在上面,浸在顯影液中的時(shí)間愈久,所沉積的銀粒就愈多,電子便可在兩極間形成通路而產(chǎn)生傳導(dǎo),其電極間的電阻即大幅降低。因此測(cè)量電阻即可偵測(cè)出是否有 DNA 序列的配對(duì)結(jié)合。

由于非標(biāo)的 DNA 序列與電極間序列無(wú)法完全配對(duì),二者間的結(jié)合力較弱,因此使用含有特定濃度鹽類(10 毫莫耳濃度的鈉離子溶液)的溶液予以浸洗后,即可將電極間錯(cuò)誤配對(duì)的標(biāo)的 DNA 序列洗去。另外,也可以用上述彩色 DNA 感應(yīng)器中增加溫度的方法來(lái)去除錯(cuò)誤配對(duì)的 DNA 序列。所以可視當(dāng)時(shí)偵測(cè)環(huán)境的限制,利用這兩種簡(jiǎn)便的方法(溶液沖洗或改變溫度)中任意一種,來(lái)達(dá)到區(qū)分正確的互補(bǔ)配對(duì) DNA 序列的目的。

研究人員并發(fā)現(xiàn)此方法所要求的樣品量可低至 5 × 10-13 莫耳濃度,這是一般以螢光分子為標(biāo)幟的 DNA 偵測(cè)法所要求的樣品量的十分之一,而對(duì)于單一堿基差異的選擇性更高達(dá)十萬(wàn)倍。

從上述的各種檢驗(yàn)方法中,我們看到科學(xué)家們針對(duì)各種問(wèn)題不斷地加以解決、改進(jìn),巧妙地結(jié)合不同的科學(xué)領(lǐng)域,創(chuàng)造出更精密、更方便、也更快速的DNA感應(yīng)器。在這些研究中,結(jié)合了有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)與生物化學(xué)等多方面的知識(shí),形成團(tuán)隊(duì),創(chuàng)造了更出色的研究成果。

這些DNA感應(yīng)器可應(yīng)用在各式生物檢測(cè)中,如細(xì)菌、病毒的感染、基因突變、遺傳篩檢,也可在戰(zhàn)爭(zhēng)中檢驗(yàn)生物戰(zhàn)劑。例如,在這三種 DNA 感應(yīng)器中,科學(xué)家們所設(shè)計(jì)使用的含有 27 個(gè)堿基的標(biāo)的 DNA,就是九一一事件后名噪一時(shí)的炭疽菌所分泌的一種致命因子的基因片段。

除了上述這些檢測(cè)外,未來(lái)也用于基因缺陷的快速檢測(cè),甚至能借著檢測(cè)的數(shù)據(jù)提供我們?cè)S多到目前尚屬未知的解答,例如,核酸多型性差異與各種疾病、并發(fā)癥間的關(guān)系,進(jìn)而研發(fā)出診斷與預(yù)防的方法。人類因?yàn)橛辛诉@些成果,方能在醫(yī)療上大步邁進(jìn),期待有朝一日能達(dá)到「一切疾病,預(yù)防重于治療」的最佳境地。
 
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