斯坦福華裔教授開發(fā)出新的生物傳感器芯片

       斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)出一款新的生物傳感器芯片，能顯著加速藥物開發(fā)的過(guò)程。此款芯片能分析蛋白之間如何結(jié)合，有助于評(píng)估潛在藥物治療的效果和可能的副作用。此項(xiàng)成果發(fā)表在4月10日的《Nature Nanotechnology》在線版上。文章的通訊作者是斯坦福大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)系的王善祥教授。

       王善祥教授1986年畢業(yè)于中國(guó)科技大學(xué)，1993年或美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)電系博士學(xué)位。他的研究方向是磁性納米技術(shù)，包括生物磁性傳感、磁性芯片、新的磁性納米顆粒、磁阻材料等等。他已經(jīng)發(fā)表了100多篇文章，并擁有8項(xiàng)專利。

       在這款納米傳感器上，每平方厘米陣列能同時(shí)并連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)千個(gè)蛋白結(jié)合事件。這種新的傳感器芯片比現(xiàn)有芯片有著更高的靈敏度，且能更快提供結(jié)果。文章的通訊作者，斯坦福大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)王善祥教授表示：“你可以在單個(gè)芯片上放上數(shù)千甚至數(shù)萬(wàn)個(gè)不同蛋白，并運(yùn)行蛋白結(jié)合實(shí)驗(yàn)。”

       納米傳感器芯片的優(yōu)勢(shì)在于兩方面。首先，磁性納米標(biāo)簽（nanotag）與待研究的蛋白結(jié)合，大大提高了監(jiān)控的靈敏度。其次，研究人員開發(fā)出一種分析模型，能夠幫助他們根據(jù)僅僅幾分鐘的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)監(jiān)控相互作用的最終結(jié)果。目前的技術(shù)一般同時(shí)監(jiān)控不超過(guò)4個(gè)相互作用，且過(guò)程需要幾小時(shí)。

       此研究小組在幾年前曾開發(fā)出磁性納米傳感器技術(shù)，并在微量的小鼠血液中檢測(cè)到癌癥相關(guān)的生物標(biāo)志物。此技術(shù)所能檢測(cè)的血液濃度為其他技術(shù)的千分之一，顯示出它的靈敏度。

       研究人員將納米標(biāo)簽與待研究的特定蛋白結(jié)合。當(dāng)帶標(biāo)簽的蛋白與納米傳感器上固定的其他蛋白結(jié)合時(shí)，磁性納米標(biāo)簽改變了納米傳感器周圍的磁場(chǎng)，這可被檢測(cè)器檢測(cè)到。

      文章的第一作者Richard Gaster談到：“我們正在尋找一種乳腺癌藥物。我們的目標(biāo)是藥物與乳腺癌細(xì)胞中的目標(biāo)蛋白盡可能強(qiáng)地結(jié)合。但是我們還想知道：藥物是否會(huì)與機(jī)體內(nèi)其他蛋白結(jié)合。”

      為了確定這一點(diǎn)，研究人員將乳腺癌蛋白以及肝、肺、腎及其他組織的蛋白固定在納米傳感器芯片上。隨后加入結(jié)合了磁性納米標(biāo)簽的藥物，并觀察哪些蛋白與藥物結(jié)合，結(jié)合作用有多強(qiáng)。研究人員能夠從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中判斷該藥物與乳腺癌細(xì)胞以及機(jī)體內(nèi)其他蛋白的結(jié)合程度，并判斷該藥物可能的副作用。

       據(jù)王教授介紹，此納米傳感器與計(jì)算機(jī)硬盤所使用的傳感器是同一類型，很容易擴(kuò)展。盡管目前每平方厘米芯片上有超過(guò)1000個(gè)傳感器，但他相信以后能擴(kuò)展到數(shù)萬(wàn)個(gè)。下一步，他們打算將此技術(shù)與一種正在開發(fā)的藥物結(jié)合。他認(rèn)為，這才是這項(xiàng)技術(shù)的真正應(yīng)用。