麻省理工学院的工程师第一次设计出能够检测单个蛋白质分子的传感器，因为它们是由细胞或甚至是单个细胞分泌的。

　　研究人员表示，这些传感器由化学修饰的碳纳米管组成，可以帮助科学家进行任何需要检测极少量蛋白质的应用，例如跟踪病毒感染，监测细胞制造有用的蛋白质，或揭示食物污染。

　　“我们希望使用像这样的传感器阵列来寻找'大海捞针'，”麻省理工学院化学工程的碳P. Dubbs教授迈克尔斯特拉诺说。“这些阵列代表了我们在技术上可用的最敏感的分子传感平台。您可以对它们进行功能化，以便您可以看到单个分子与它们结合的随机波动。”

　　Strano是1月23日Nature Nanotechnology论文的高级作者，该论文描述了新的传感器。该论文的主要作者是Markita Landry，他是麻省理工学院的前博士后，现在是加州大学伯克利分校的助理教授。

　　其他麻省理工学院的作者是研究科学家Hiroki Ando，前研究生Allen Chen，博士后曹巧聪和Juyao Dong，以及电气工程和计算机科学副教授Timothy Lu。哈佛大学的Vishal Kottadiel和加州大学伯克利分校的Linda Chio和Darwin Yang也是作者。

　　无检测限

　　Strano的实验室之前已经开发出可以检测多种类型分子的传感器，所有传感器均基于碳纳米管的修改 - 碳纳米管制成的中空纳米厚圆柱体，当暴露在激光下时会自然发出荧光。为了将纳米管转变为传感器，Strano的实验室用DNA，蛋白质或其他能够与特定目标结合的分子进行涂层。当靶标结合时，纳米管的荧光以可测量的方式发生变化。

　　在这种情况下，研究人员使用称为适体的DNA链来覆盖碳纳米管。之前使用DNA适体的努力受到阻碍，因为难以使适体粘附到纳米管上，同时保持其需要与其靶标结合的构型。

　　兰德里通过在附着于纳米管的适体部​​分和结合到目标的部分之间添加“间隔”序列克服了这一挑战，允许每个区域自由地执行其自身的功能。研究人员成功地展示了一种名为RAP1的信号蛋白传感器和一种名为HIV1整合酶的病毒蛋白，他们认为该方法适用于许多其他蛋白质。

　　为了监测单个细胞的蛋白质产生，研究人员在显微镜载玻片上设置了一系列传感器。当将单个细菌，人或酵母细胞置于阵列上时，传感器可以检测细胞何时分泌靶蛋白的分子。

　　“像这样的纳米传感器阵列没有检测限，”斯特拉诺说。“他们可以看到单分子。”

　　然而，有一个权衡 - 分子越少，感知它们的时间就越长。斯特拉诺说，随着分子变得越来越稀缺，检测可能需要无限的时间。

　　有用的工具

　　研究人员表示，传感器阵列可用于许多不同的应用。

　　“这个平台将开辟一条探测微生物分泌的微量蛋白质的新途径，”董说。“它将促进生物研究[信号分子的产生]，以及生物制药行业[监测]微生物健康和产品质量的努力。”

　　在制药领域，这些传感器可用于测试工程化的细胞以帮助治疗疾病。许多研究人员正在研究一种方法，即医生将移除患者自身的细胞，设计他们以表达治疗性蛋白质，然后将其放回患者体内。

　　“我们认为这些纳米传感器阵列将成为测量这些珍贵细胞的有用工具，并确保它们以您希望的方式运行，”斯特拉诺说。

　　他说，研究人员还可以利用这些阵列来研究病毒感染，神经递质功能以及称为群体感应的现象，这种现象允许细菌相互沟通以协调其基因表达。