用于生物傳感的高效納米管NIR-II探針

材料化學(xué)

光譜用于分析新開發(fā)的基于碳納米管傳感器的生物傳感器的工作效果。由于該波段成像的生物醫(yī)學(xué)和臨床應(yīng)用的不斷發(fā)展，NIR-II/SWIR 波段熒光納米探針的開發(fā)正在快速增長(zhǎng)。在 1000 nm 至 1700 nm 之間的 NIR-II 波段中，組織中的散射和吸收較低，允許輻射進(jìn)入不透明組織的穿透深度更大，同時(shí)保持高分辨率。單壁碳納米管是生物醫(yī)學(xué)傳感中常見的光學(xué)探針之一，因?yàn)樗鼈兙哂懈叻€(wěn)定性和功能化其表面以提高檢測(cè)特定分子目標(biāo)的靈敏度的能力。

在可用于表面功能化的多種分子中，蛋白質(zhì)是具有最高分子靶向能力的分子之一。然而，正如瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的 Vitalijs Zubkovs 和 Ardemis Boghossian 周圍的研究人員指出的那樣，開發(fā)納米傳感器需要將蛋白質(zhì)以受控定向方式結(jié)合到“納米管表面，同時(shí)保留其生物活性”，同時(shí)保留納米管的熒光。基于蛋白質(zhì)的功能化的成功策略使用將納米管包裹在 DNA 或連接分子中的方法，然后以保留蛋白質(zhì)折疊和分子靶向特性的方式與蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合。

在《化學(xué)材料》雜志上的一篇文章中，他們討論了一種使用連接分子將黃色熒光蛋白結(jié)合到納米管表面的新方法，并發(fā)現(xiàn)他們的方法不僅比更成熟的使用 DNA 的方法更具成本效益，而且還提高了納米管的穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)。

研究人員使用多種光學(xué)和光譜方法來分析功能化納米傳感器的光學(xué)和熒光特性，例如吸收光譜和圓二色光譜。由于納米管探針是為NIR-II 熒光光譜中的應(yīng)用而開發(fā)的，因此用于探測(cè)該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)射。

NIR-II 熒光光譜裝置使用聚焦 660 nm 激光來激發(fā)孔板中的顆粒。使用帶有NIRvana InGaAs 相機(jī)的IsoPlane SCT-320 攝譜儀檢測(cè)信號(hào)。研究人員利用納米管發(fā)射對(duì)環(huán)境的敏感性來分析其他分子和蛋白質(zhì)的結(jié)合特性。例如，監(jiān)測(cè)溶解在水中的分子的發(fā)射線的位置可以得出有關(guān)納米管表面上吸附分子的表面覆蓋的結(jié)論，因?yàn)樽V線會(huì)由于水分子進(jìn)入納米管表面的途徑的改變而發(fā)生變化。

總之，來自洛桑的團(tuán)隊(duì)寫道，他們的“連接策略因此引入了一種替代方法，結(jié)合了非特異性吸附和基于位點(diǎn)特異性 ssDNA 的綴合策略的優(yōu)點(diǎn)”。

審核編輯：湯梓紅