半導體上的蛋白結(jié)合可用電化學方法檢測

    近日，德國海德堡大學的科學家與吉森大學的研究人員密切合作，成功的電化學檢測到蛋白結(jié)合的半導體材料，這多虧了基于電荷差異而研發(fā)出的一種新的調(diào)查方法。現(xiàn)在物理學家正在研究光學過程以實現(xiàn)在顯微鏡下檢測和定位蛋白結(jié)合，這種方法將在醫(yī)學研究和診斷領(lǐng)域具有新的應(yīng)用。

    電化學檢測蛋白結(jié)合的基礎(chǔ)是實驗室產(chǎn)生的生物膜，后者包含所謂的支持性脂質(zhì)單分子膜——一種作為分子膜至關(guān)重要的建構(gòu)單元的二維分子結(jié)構(gòu)。研究人員將這些膜放在半導體氮化鎵（GaN）的納米結(jié)構(gòu)上，氮化鎵因它的化學和電化學穩(wěn)定性以及*的光電子特性聞名（它是藍光LED器件中的一種具有重要應(yīng)用價值的半導體）。科學家們利用電化學電荷傳感器檢測到混合生物膜-氮化鎵結(jié)構(gòu)上的蛋白結(jié)合。

    傳感器測量了當?shù)鞍捉Y(jié)合到所謂的膜的脂質(zhì)錨上時的電荷差異。這種混合的生物膜-氮化鎵結(jié)構(gòu)的發(fā)展是基于海德堡大學田中元夢（Motomu Tanaka）教授帶領(lǐng)的生物系統(tǒng)的物理化學研究小組的博士研究生娜塔莉雅•弗蘭科爾（Nataliya Frenkel）的研究工作。海德堡的研究人員與吉森大學的半導體物理學家們在馬丁•艾柯夫（Martin Eickhoff）教授的指導下進行了傳感器應(yīng)用方面的研究。

    這項發(fā)表在期刊《先進功能材料》上的研究為研發(fā)新的過程奠定了基礎(chǔ)，后者可以提供蛋白結(jié)合的光學證據(jù)。生物膜將被放置在基于氮化鎵的量子點上，量子點是指大小只有幾納米的結(jié)構(gòu)。隨后將利用光激活量子點從而釋放輻射。細胞膜上的蛋白結(jié)合將改變放射的密度。研究人員已經(jīng)展示了這一方法適合蛋白結(jié)合的光學檢測。目前他們正在與法原子能研究中心（CEA）密切合作研究具體的實現(xiàn)方法。

    為了加強光學檢測的強度，田中教授發(fā)起了由德國-日本大學聯(lián)盟HeKKSaGOn贊助的跨學科聯(lián)盟。除了來自海德堡大學的科學家們，這一聯(lián)盟還包括來自京都大學、吉森大學和巴塞羅那大學的研究小組，以及法原子能研究中心的合作伙伴。京都大學利用自己的SPIRITS項目已經(jīng)為這一研究合作提供了兩年的啟動資金。

(來源：科技日報)