金澤大學(xué)的研究人員在生物傳感器和生物電子學(xué)中報(bào)告了一種用于測量細(xì)胞膜附近過氧化氫濃度的傳感器的成功測試。該傳感器有潛力成為新的癌癥療法的工具。

人體中的幾種過程受涉及過氧化氫(H 2 O 2)的生化反應(yīng)的調(diào)節(jié)。盡管H 2 O 2可以充當(dāng)“次級(jí)信使”，在細(xì)胞之間傳遞或放大某些信號(hào)，但由于其具有氧化性，因此通常具有毒性，后者意味著它可以轉(zhuǎn)化(氧化)蛋白質(zhì)和DNA等生化分子。 H 2 O 2的性質(zhì)對(duì)癌癥具有潛在的治療意義，但是：故意使腫瘤細(xì)胞增加H 2 O 2集中精神將是摧毀他們的一種方式。鑒于此，對(duì)于監(jiān)視與H 2 O 2過度生產(chǎn)有關(guān)的病理，至關(guān)重要的是，要有一種方法能夠可靠地量化細(xì)胞外環(huán)境中的過氧化氫濃度。現(xiàn)在，金澤大學(xué)納米生命科學(xué)研究所(WPI-NanoLSI)的萊昂納多·普普林(Leonardo Puppulin)及其同事開發(fā)了一種傳感器，用于以納米分辨率測量細(xì)胞膜附近H 2 O 2的濃度。

生物傳感器由附著有有機(jī)分子的金納米顆粒組成。整個(gè)簇的設(shè)計(jì)使其易于錨固在細(xì)胞膜的外部，而這正是要檢測的過氧化氫分子所在的位置。作為附著分子，科學(xué)家使用了一種稱為4MPBE的化合物，該化合物具有很強(qiáng)的拉曼散射響應(yīng)：當(dāng)被激光照射時(shí)，這些分子會(huì)消耗一些激光能量。通過測量激光的頻率變化，并繪制信號(hào)強(qiáng)度作為該變化的函數(shù)，可以獲得唯一的光譜-4MPBE分子的特征。當(dāng)4MPBE分子與H 2 O 2反應(yīng)時(shí)分子，其拉曼光譜發(fā)生變化?；诖嗽恚ㄟ^比較拉曼光譜，Puppulin及其同事能夠獲得生物傳感器附近H 2 O 2濃度的估計(jì)值。

在為他們的納米傳感器開發(fā)出校準(zhǔn)程序后，將H 2 O 2濃度與拉曼光譜的變化以定量方式聯(lián)系起來并不是一件容易的事，科學(xué)家們能夠?yàn)榉伟┘?xì)胞生成分辨率約為700 nm的濃度圖樣品。最終，他們還成功地?cái)U(kuò)展了其技術(shù)，以獲取整個(gè)細(xì)胞膜上H 2 O 2濃度變化的測量值。

Puppulin及其同事得出的結(jié)論是，“新穎的方法可能對(duì)研究細(xì)胞增殖或死亡中實(shí)際的H 2 O 2濃度有用，這對(duì)于充分闡明生理過程和設(shè)計(jì)新的治療策略至關(guān)重要。”

金澤大學(xué)的萊昂納多·普普林(Leonardo Puppulin)及其同事開發(fā)的生物傳感器基于一種稱為表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)的方法。該原理源自拉曼光譜，其中分析了照射到樣品上的激光的入射頻率和出射頻率之間的差異。通過將信號(hào)強(qiáng)度作為頻率差的函數(shù)作圖獲得的頻譜是樣品的特征，原則上可以是單個(gè)分子。但是，通常，來自一個(gè)分子的信號(hào)太弱而無法檢測，但是當(dāng)該分子被吸收在粗糙的金屬表面上時(shí)，效果會(huì)增強(qiáng)。Puppulin及其同事將該技術(shù)應(yīng)用于(間接)檢測過氧化氫。他們的拉曼反應(yīng)分子是稱為4MPBE的化合物，

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