美科學(xué)家制成聚合物納米纖維反應(yīng)器
美國研究人員已開發(fā)出一種僅用大約1000個分子即可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的新型化學(xué)合成方法,該新系統(tǒng)利用的是聚合物納米纖維相互交織后所產(chǎn)生的微弱的化學(xué)反應(yīng),該方法已被證明可用于新型藥物和工業(yè)原料的快速篩選。
研究人員稱,這種新工藝還可用于對新的蛋白或DNA識別標(biāo)簽進(jìn)行高通量測試,以改進(jìn)目前用于測序的蛋白或DNA識別標(biāo)簽;或用于檢測罕見的生物分子,如癌癥或其他疾病早期階段的微量蛋白特性。
目前,研究人員一般使用微流體系統(tǒng)來進(jìn)行小規(guī)模的化學(xué)反應(yīng),即在一個芯片上通過由微型管路和泵組成的網(wǎng)絡(luò)來傳遞化學(xué)物質(zhì)。而美國博林格林州立大學(xué)化學(xué)家帕維爾·安禎貝切爾開發(fā)的這個新系統(tǒng)則*不同,反應(yīng)在懸浮于干燥的聚合物納米纖維中進(jìn)行,且只在纖維相遇時才會相互發(fā)生反應(yīng)。
研究人員使用靜電技術(shù)研制出了這個纖維反應(yīng)器。他們將液體聚氨酯裝入配有細(xì)針的注射器,在針尖處形成一個微小的液滴,然后給針尖施加電壓。電荷相斥驅(qū)動液滴形成細(xì)長的聚合物纖維,每條的直徑約在100納米至300納米之間。研究人員認(rèn)為,利用含有少量反應(yīng)物的聚氨酯溶液所產(chǎn)生的靜電,就可編制出一個液態(tài)纖維網(wǎng),這樣就創(chuàng)建出了反應(yīng)器。經(jīng)向的纖維包含一種反應(yīng)物,緯向的纖維則包含另一種反應(yīng)物。當(dāng)施以微熱使這些纖維融合時,結(jié)合處的化學(xué)物質(zhì)就混合在一起發(fā)生反應(yīng)。通過熒光成像和質(zhì)譜等各種方法,這些生成物就可被鑒別出來。
在zui近一期《自然·化學(xué)》雜志上,研究人員介紹了利用該微型反應(yīng)器對4種不同反應(yīng)所做的測試。這些反應(yīng)只發(fā)生在具有zepto-mole(10的負(fù)21次方摩爾)量級的大約1000個分子間。其中兩種反應(yīng)可用來測試與熒光染料分子相關(guān)的方法,這些分子只在經(jīng)向與緯向相互交織的線上碰到相似的目標(biāo)分子時才會發(fā)光。安禎貝切爾的研究領(lǐng)域之一便是開發(fā)可檢測特定蛋白片段或DNA堿基的染料,目前他正在開發(fā)attoliter(一萬億分之一升)級的反應(yīng)器纖維,以對這些染料進(jìn)行高通量篩選。該系統(tǒng)加以改進(jìn)后就可使用非常小的樣本來研究數(shù)千個蛋白的相互反應(yīng)。
研究人員表示,這種纖維反應(yīng)器的zui大優(yōu)勢在于比其他技術(shù)費用低廉,低反應(yīng)量在測試那些目前尚未知曉的物質(zhì)之間的新反應(yīng)時也具有優(yōu)勢。更重要的是,反應(yīng)和生成物于纖維內(nèi),它們不會蒸發(fā)和泄露,因而更為安全。