康奈尔NEMS仪器能检测单个DNA分子的质量

　　

生物通报道：这世界上，有些人似乎是永远都无法满足的。康奈尔大学的纳米技术专家先构建了一种非常灵敏、能够检测到一个单个细菌（约665毫微微克）的仪器。接着，他们又开发出了一种能够感知一个单个病毒（约1.5毫微微克）的存在的设备。现在，通过进一步改进，他们已经能够检测到一个单个的DNA分子（重约995000道尔顿），并且能够利用质量的差异计算出与一个单个受体结合的DNA分子的数量。相关文章发表在近期的Nano Letters杂志上。

这种设备属于纳米电子机械系统（NEMS）。通过不断的微型化，这种设备会变得更加灵敏。这种技术能够与微流体技术联合进行对微小DNA样品的基因分析。目前的基因分析技术需要将少量的DNA样品进行多轮扩增才能进行分析。DNA分析能够用来检测癌症敏感性遗传标记。

DNA、蛋白和其他有机分析的质量以道尔顿为单位。尽管DNA分子相当大，但是它们仍然比大多数病毒小。康奈尔的研究人员相信它们的新技术将可用于确定甚至更小的有机分子（包括蛋白质），并且将广泛用于医学和法庭诊断。

这种质量检测仪器的基本原理是固体物质因质量的不同而振动频率不同。为了将这个原理用于纳米级，研究人员使用了Cornell Nanoscale Facility在硅片上创造出3到5毫米长、90纳米厚的微型悬臂振动子矩阵。在每个悬臂的末端，他们点上了直径40纳米的金。

他们让含有一个由1578个碱基对构成的DNA链的溶液冲刷过一个悬臂矩阵。为了实验的目的，DNA经过一种叫做硫醇的分子修饰，这种分子所含的硫原子能够与金结合。因此，DNA能够与金点粘着在一起。

当用光刺激时，这些悬臂以11到12兆赫的频率振动。这个频率可通过用另一种激光照射振动子并记下因反射光造成的光的干涉模式来进行测量。这使得研究人员不但能够检测DNA分子的结合，而且还能计算出与一个单个受体结合的分子的数量。通过将样品溶液稀释，他们能够确定出单个DNA分子粘着的悬臂（记者杨淑娟）。