2009-04-01

分子「仿生鼻」尋找微量分子

A 'bionic nose' that knows
http://www.physorg.com/news157645544.html

March 30th, 2009

癌細胞與用來製造炸彈的化學物質都能使偵測受挫,因為它們的量顯然太小,以致於無法使用傳統的偵測技術。(以色列)Tel Aviv 大學開發出終極解決方案:一種能將「隱匿」的分子「放大」成我們能夠偵測與看見的分子。

利用奈米科技中的分子技術,TAU Raymond and Beverly Sackler 化學學院的 Doron Shabat 教授設計出一種新分子,那有確認目標的能力 -- 例如癌症中的生物標記、爆炸物當中的物質,或水中的污染物 -- 即便它們的總量十分微小亦然。Shabat 教授的發明,如同一種仿生鼻(bionic nose),能夠「嗅出」這些微量分子,並將它們「放大」十倍,使得它們對醫師與打擊犯罪者而言顯而易見。

Shabat 教授的計畫細節出現在一篇去年發表於 Chemical Communication 期刊的論文中。

Shabat 教授,一位生物有機化學家,計畫發展這項技術,讓它們能夠將訊號擴大百萬倍甚至是數十億被。"我們正在開發一種分子系統,那能夠放大某些事件," Shabat 教授說。"那麼,我們將能夠更快回應醫療、安全與環保威脅。實際上,我們的裝置幾乎能夠放大任何具有某種反應性(reactivity)的化學系統。"

"它有潛力協助醫師診斷疾病 -- 以那些與我們的分子探針相容的生物標記以及酵素活性," Shabat 教授說。"這一長串清單包括幾種癌症,包含前列腺癌。不過它也具有檢測水中雜質的應用。它同時具有生物學與非生物學的應用。"

Shabat 的發明是一種分子感應器,那在溶液中作用。一位化學家能將來自於實地的微量試驗物質 -- 例如,一匙遭污染的飲用水 -- 添加到溶液中,並觀察溶液的顏色是否改變。如果是這樣,表示目標物質 -- 癌症或爆裂物或污染物 -- 存在。

此刻,Shabat 教授有種獨特的解決方案(solution,譯註:也指溶液,這裡是雙關語)。此原型已經準備好了,Shabat 教授計畫用它來「放大」世界各地的問題以改善健康照護、安全設施與安全措施。這項研究背後的某些創新發明,是在與 San Diego,Scripps Research Institute 的共同合作下完成。

※ 相關報導:

* Self-immolative dendritic probe for direct detection of triacetone triperoxide
http://www.rsc.org/publishing/journals/CC/article.asp?doi=b814855d
Eran Sella and Doron Shabat
Chem. Commun., 2008, 5701 - 5703,
doi: 10.1039/b814855d

A new self-immolative dendritic probe(自我犧牲樹突狀探針)directly detects triacetone triperoxide through amplification of a single cleavage event initiated by one molecule of hydrogen peroxide into multiple-release of fluorogenic end-groups
MIT 分子探針能協助了解細胞的發訊路徑
新裝置讓致病分子無所遁形
抗體分子成像技術 導致疾病治療進步
研究綠螢光蛋白 華裔錢永健獲獎
雷射下的生命:讓微小域當中的受體發光
超高解析度的螢光顯微術讓你看清細胞結構
發光的「康乃爾點」指出癌症在何處
IBM 新顯微技術 解析度比當前 MRI 高一億倍
磁性奈米標記超敏感 血清多工測癌症

1 則留言:

fsj 提到...

肺炎?肺結核? 電子鼻一嗅即知

自由時報 2009.12.04

呼氣辨症5分鐘 準確度約9成

〔記者洪素卿/台北報導〕病人罹患的是肺結核?還是肺炎?未來電子鼻一聞便知。工研院開發以生物電子鼻(Bio-e-nose)偵測肺部感染疾病技術,只需要三到五分鐘,就能藉由患者呼出的氣體,分辨其肺部感染的細菌種類,準確度已達八至九成。

造成民眾肺炎感染的病原菌非常多樣,醫師選對抗生素、才能藥到病除。不過,要從患者的檢體培養出病菌,往往需要三、四天時間,利用電子鼻呼氣辨症,最多五分鐘就能確認,省了很多時間。

工研院醫材中心林玉娟博士指出,研究人員是利用護理人員為加護病房病患抽痰時,接上側管蒐集患者肺部氣體,再以生物電子鼻進行分析。他們先建立各種常見感染肺部細菌的肺部氣體資料後,再進行驗證。經過一百多名患者測試顯示,生物電子鼻準確率直逼九成。

透過接受膜 訊號傳輸儀器判讀

生物電子鼻的偵測原理其實就是模仿人類嗅覺產生的過程,只是人體是由鼻腔中嗅覺細胞纖毛上的嗅覺受體蛋白與空氣中氣味分子發生作用,形成不同訊號傳輸到大腦判讀;工研院開發的生物電子鼻則是利用合成的生物材料peptide(胜?)做成接受膜代替嗅覺細胞的作用,來分辨氣體中的標的成分。

林玉娟解釋,利用peptide作為感測氣體物質的生物電子鼻非常靈敏,所以可作為疾病檢測工具;一般環境用的氣體偵測系統,敏感度有限,難以用於疾病檢測。

另一個仍在進行中的應用研究則是肺結核的偵測,希望能直接以口呼氣、檢測肺結核菌,但準確率還不理想,研究人員仍在進行調整。

目前國際上研發的電子鼻多用於環境偵測及食品檢測,但已有可偵測幽門桿菌、泌尿道感染的電子鼻,仍在研發當中的則包括檢測肺癌、皮膚癌、腦癌、攝護腺癌等。

壢新醫院副院長吳清平表示,現行肺結核檢查除了看X光片外,另外就是利用痰抹片以及結核菌培養來診斷。但痰抹片陽性未必是肺結核,而結核菌培養非常費時,也因此,有些患者吃了一個月藥才發現不是結核菌感染。若這項技術真能在幾分鐘內分辨是否感染結核菌,將會「大有幫助」。

台北榮總呼吸治療科王家弘醫師則認為,關鍵仍在準確度以及價格。若有一定的準確度,即使不能取代現有檢查,仍可在市場上佔有一席之地。

工研院已完成相關技術移轉,未來商品化後,將有助於醫師選用治病抗生素。