納米生物傳感器

納米技術和生物技術是21世紀的兩大領先技術，在這兩者之間存在着許多技術交叉，其中，納米生物傳感技術將有望成為新興產業。自從1967年第一支葡萄糖傳感器誕生以來，生物傳感技術已成為一前沿技術，它是一個由生物、化學、醫學、物理、電子技術等多種學科相互滲透形成的研究領域。生物傳感器具有選擇性高、分析速度快、操作簡易和儀器價格低廉等特點，而且可進行在線甚至活體分析，在臨牀診斷、環境監測、食品工業等方面得到了高度重視和廣泛應用。

納米技術主要是針對尺度為1nm～100nm之間的分子世界的一門技術。該尺寸處在原子、分子為代表的微觀世界和宏觀物體交界的過渡區域，基於此尺寸的系統既非典型的微觀系統亦非典型的宏觀系統，因此有着獨特的化學性質和物理性質，如表面效應、微尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應等，呈現出常規材料不具備的優越性能。

新技術的基礎是科學家們對細胞內天然生物傳感器的研究成果。參與研究的羅馬第三大學的弗朗西斯科-裏奇表示，探測轉錄因子活動的所有信息已被編入基因組中，而且當處於受激狀態時，這數千個不同的轉錄因子會依附於特定的目標DNA序列中，因此，可使用這些序列作為起始點來構建新的納米傳感器。

從細菌到人，所有生物都使用“生物分子開關”（由RNA或蛋白製成、可改變形狀的分子）來監測環境。這些“分子開關”的誘人之處在於：它們很小，足以在細胞內“辦公”，而且非常有針對性，足以應付非常複雜的環境。

該研究團隊受到這些天然納米傳感器的啓發，用DNA而非蛋白質或RNA合成出了新的納米傳感器。他們將三種天然DNA序列（每種能識別出不同的轉錄因子）進行了調整，將其編入分子開關中，當這些DNA序列與其目標結合時，這些分子開關就會變成熒光。科學家們能用這樣的納米傳感器，通過簡單測量熒光強度來直接確定細胞內轉錄因子的活動。

科學家們主要通過細胞編程技術改變某些轉錄因子的濃度，將幹細胞變成特定的細胞。新傳感器能監測轉錄因子的活動，因此可確保幹細胞被正確地重新編程。它也能確定病人癌細胞中的哪個轉錄因子被激活，哪個被抑制，以便醫生對症下藥。因為其能直接在生物樣本體內工作，因此，它也能用於篩選和測試抑制腫瘤的新藥。

科學家們無需花費數小時將蛋白質從細胞中提取出來，只需將傳感器直接放入細胞中，測量熒光強度即可。這種傳感器可用來監測數千個轉錄因子的活動，以幫助科學家們更好地理解細胞分裂和發育機制。