PNAS：用肉眼看到毒素的浓度

　　

   

   

图像:在微结构表面上，集中在微柱边缘的两亲性分子的荧光图像。    

来自哈佛大学John a . Paulson工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员开发了一种快速且经济有效的方法，用于检测液体中普遍存在的被称为两亲性化合物的化合物家族，这种化合物被用于检测早期结核病和癌症等疾病，以及检测药物、食品、医疗设备和供水中的毒素。

这项研究最近发表在国家科学院学报(PNAS)。  

内毒素是一种常见的两亲性物质，可以污染水，导致严重的疾病和死亡。今天的内毒素检测金标准要求使用只在马蹄蟹血液中发现的化合物，这使得检测过程昂贵且不可持续。便宜的替代品对检测两亲性生物的灵敏度还不够高。

新测试是由材料科学Amy Smith Berylson教授、化学与化学生物学教授Joanna Aizenberg和俄亥俄州立大学化学与生物分子工程助理教授、Aizenberg实验室前博士后王晓光开发的，使用微结构表面滚动液滴来检测超低浓度的两亲性分子。

该研究小组演示了检测水中致病性两亲性内毒素水平的技术，这种化合物即使在极低浓度下也可能有毒。

微结构表面由数千个圆形微柱组成，表面均匀地覆盖着自组装的长尾分子，除了微柱的边缘外，形成了一个光滑的无摩擦界面。在这里，涂层上有空隙——类似分子凹坑。当液滴沿着表面滚动时，如果它没有两亲分子，就会撞到一个坑洞而停止，无法克服无序边缘的摩擦。

但是一个两亲性分子含量较高的液滴会继续滚动，因为两亲性分子会与长尾分子聚合在一起，填补表面的空隙——就像铺路机在光滑路面一样。以内毒素为例，当两亲性分子沉积在液滴表面时，它们与液滴中的其他两亲性分子连接，形成越来越大的化合物，最终使液滴减速并停止。液滴停留在表面的位置告诉你它修补了多少坑洞，也就能知道两亲体的浓度。

Aizenberg说:“我们的表面提供了一种快速、便携的方法来检测液滴中的两亲性分子，你可以用肉眼看到。”“没有其他方法可以在不使用昂贵或复杂的设备的情况下，检测出我们在测试中看到的低水平。”

研究人员还开发了一个模型来预测不同浓度的两亲性化合物如何与结构表面相互作用。通过改变柱子的大小、形状和柱子之间的距离，以及分子涂层，可以调整表面，以检测特定浓度下的特定类型的两亲性分子。

“我们的方法广泛适用于任何类型的两亲性物质，”王说。“通过这种通用方法，我们已经在与水质测试相关的水平上检测内毒素，但该测试还可以进一步优化，以检测更低浓度的内毒素。”