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麻省理工科学家发明能分离蛋白质的分子筛
2006-09-15 教育部科技发展中心

  麻省理工(MIT)发明的新技术能提高精确分离蛋白质的速度,这将有助于疾病的诊断和治疗。

  从血液这类复杂的生物溶液中分离蛋白质对于了解疾病,发展新治疗方法有着重要意义。MIT工程师发明的分子筛能比传统方法更精确的区分蛋白质。

  小组的工作发表在近期的一系列刊物上,包括《Physical  Review  Letters》等。

  分子筛由微纺织技术制成,其关键结构是无数大小一致的微孔。通过这些微孔,蛋白质能被区分开来。指甲大小的芯片上分布着数百万个小孔。这些分子筛能区分特定大小和形状的蛋白质。

  比较而言,传统区分方法——凝胶电泳就显得太费时间,而且不可预期。凝胶中的小孔大小不一,而电泳法本身的过程也让科学家们困惑。

  MIT电子和生物工程助理教授Jongyoon  Han说:“没人能精确测量凝胶中的孔大小。但在我们的微孔体系中,我们能精密控制孔的大小,因此也可以操控蛋白分子经过分子筛的过程。”

  Han表示,这表明蛋白质能更有效的被区分,所以可以帮助科学家更好的了解这些重要的分子。

  研究小组的领导者是机械工程系研究生Jianping  Fu。Han以及小组在硅芯片上制成了分子筛。含有蛋白质的一个生物样品正在应用这个筛进行分离。

  分子筛的机理基于Ogston筛选机制理论模型。在这个模型中,向深层以及浅层运动的蛋白质联合起来构成能垒。这些能垒按大小将蛋白质分开。小的蛋白质分子通过得较快,然后是较大的蛋白分子,最大的蛋白质最后通过。

  一旦分离完成,科学家就能提取他们感兴趣的蛋白质,其中包括生病时才会出现的“生物标记”蛋白质。通过研究这些生物标记的变化,学者可以在症状出现前就对疾病作出早期诊断,同时发展新的治疗方法。

  Ogston筛选模型一直被用来解释凝胶电泳,但是这一模型从未在凝胶实验中得到过确切验证。现在MIT研究者能通过微孔筛确认Ogston模型。

  Han表示:“这是第一次有人从实验上确认分子筛的理论基础,尽管这一理论已使用了超过50年。我们能精确控制筛孔大小,改变它们的形状,因此能制造更好的分离系统。”这种筛结构是由Han早期在康奈尔大学从事DNA研究的成果发展起来的。

  现在的一维分子筛的表现已经能和最好的一维凝胶电泳相比,但Han表示筛的性能还能得到极大的提升。

  Fu最后说:“这装置能取代凝胶,给我们一个研究Ogston筛选的理想物理平台。”分子筛也许还能取代二维凝胶,用来寻找疾病的分子标记,使我们更好的了解疾病。

  刘乐译自:physorg.com

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