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奈米感測器能即時篩檢藥物混合療法

公告類型: 奈米新知
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美國的研發團隊開發出一種新的奈米感測器(nanosensor),能在幾分鐘內鑑定出癌症藥物的作用機制。相較於使用費力又耗時數週甚至月餘的傳統檢測方法,新技術可以立即篩檢出治療用混合藥物(cocktails),甚至有機會能快速又安全的鑑別出環境中潛在的危害因子。

由麻州大學阿姆赫斯特分校的Rotello等人製作的奈米感測器是由金奈米微粒(AuNP)接上紅、綠、藍三色螢光蛋白所組成,當蛋白與奈米微粒結合時呈現螢光抑制狀態;將此複合物加入經藥物作用的人體細胞液中,奈米微粒與細胞表面結合釋出螢光蛋白,因而產生螢光反應。

Rotello表示,透過解讀生成的螢光圖型,可以觀察到細胞表面的變化,顯示出特定的藥物作用機制。奈米感測器可以用於各種細胞,而且分析之前不需要其它的處理,與傳統的分析方法相較,此法大大的加速了藥物作用模式的解讀時程。

研究人員先在以苯甲基(benzyl)頭基鈍化的金奈米微粒(稱為BenzNP)上,以非共價鍵方式接上藍(EBFP2)、綠(EGFP)、紅(tdTomato)三色螢光蛋白 BenzNP接上螢光蛋白形成超分子(supramolecular)複合體(BenzNP-FP),帶正電的金微粒會強力結合帶負電的螢光蛋白,提供了螢光反應的抑制機制。當超分子複合體處於生物細胞環境時,它會與細胞結合並置換金微粒表面的螢光蛋白,因此「點亮螢光,而此「點亮」變化則與作用在細胞表面的藥物有關。

設計奈米感測器的關鍵課題之一在於挑選出適合的螢光蛋白。該團隊透過綜合測試挑出三色螢光蛋白,經最佳化使其帶淨負電,並且有光譜干擾最小。此外,選出的螢光蛋白與金微粒的鍵結還必須有可逆性。

研究小組在幾種機制明確的慣用癌症藥物上測試此新技術,例如終止細胞有絲分裂(mitosis)的太平洋紫杉醇(paclitaxel)、會烷基化(alkylate)DNAThio-TEPA,以及降解細胞蛋白的MG-132。經藥物作用的細胞與奈米感測器反應後,三種螢光蛋白會產生特殊的螢光指紋(fingerprint)。

在應用方面,此技術平台可望用於藥物混合療法的立即篩檢,新興的個人化醫療(personalized medicine)領域尤其受用;此方法也可以快速的鑑定出環境中潛在的有害因子,例如目前還沒有任何毒性資料的7萬種工業化學物。該團隊正積極的將此技術轉化為商用技術平台,以便在藥物和環境方面有更好的應用。詳見近期的Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2014.285


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1001
譯者/譯者服務單位:賽逸昕/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/01/01
發布人員: 王芊樺