大阪都立大学的研究人员及其国际合作者报告说，他们开发了一种纳米流体装置，能够随机捕获单个蛋白质并以数字方式检测它们的自然高浓度。这一进展可能为未来个性化疾病预防和治疗奠定基础。
“单分子实验可以了解传统整体平均测量所隐藏的分子行为和特性的多样性、随机性和异质性。因此，它们在广泛的领域中具有非常重要的意义和重大影响。尽管超低浓度的单分子实验取得了重大进展，但在自然生物分子过程中捕获正常浓度溶液中的单分子仍然是一个艰巨的挑战，”研究人员写道。“
“在这里，提出了一种度、明确的纳米流体适体纳米阵列(NANa)，它是通过精心设计的适体分子在具有纳米纳米金纳米图案的纳米通道中进行位点特异性自组装而形成的。纳米流体适体纳米阵列表现出特异性捕获靶蛋白(例如血小板源性生长因子BB;PDGF-BB)的高能力，从而在优化的纳米流体条件下形成均匀的蛋白质纳米阵列。
单个PDGF-BB分子的随机捕获
“由于这些基本特征，纳流适体纳米阵列能够通过遵循泊松统计从相当于单细胞的超小体积样品中随机捕获正常浓度的单个PDGF-BB分子，形成易于寻址的单蛋白纳米阵列。这种方法提供了一种方法和设备，超越了大多数传统单分子实验方法中单蛋白捕获的浓度和体积限制，从而开辟了一条以接近其自然形式的方式探索单个生物分子行为的途径，迄今为止，这在很大程度上仍未被探索。”
精准医学的一个组成部分是对单细胞内生物分子(例如基因和蛋白质)的精确测量。然而，据研究人员称，到目前为止，还没有任何工具能够同时处理单个细胞内容物的极小体积(通常为皮升(10-12L)量级)并量化高浓度细胞环境中的生物分子。
该设备名为纳米流体适配体纳米阵列(简称NANa)，是一种基于纳米通道的芯片，设计用于对体积相当于单个细胞的超小样品中的单个分子进行数字化分析。使用称为适体的合成抗体，即使在高浓度样品中，NANa也可以随机捕获和数字检测目标蛋白的单分子。这些与特定分子结合的适体密集排列在装置的纳米通道内。
展望未来，科学家们计划用实际细胞样本进行实际演示，将获得的测量数据数字化，探索基于人工智能的图像识别技术与生物大数据相结合的潜力。
“人类是由大量细胞组成的复杂有机体，”大阪都立大学工程研究生院副教授YanXu博士说。“我们希望NANa能够将单个细胞中生物分子数量的信息数字化，成为生命科学和信息科学之间的桥梁，为未来的精准医疗铺平道路。”
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