中科院蘇州醫(yī)工所發(fā)展出超越零模波導(dǎo)納米光學(xué)腔

發(fā)布：cyqdesign 2023-10-27 17:05 閱讀：747

近日，中科院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所研究員郭振、周連群團(tuán)隊(duì)，在ACS Applied Materials & Interfaces上，發(fā)表了題為Revealing the Binding Events of Single Proteins on Exosomes Using Nanocavity Antennas beyond Zero-Mode Waveguides的封面文章。該研究報(bào)道了一種超越零模波導(dǎo)納米光學(xué)腔，揭示了外泌體表面單個(gè)蛋白質(zhì)分子相互作用過程。

研究外泌體膜表面單分子相互作用具重要的生物學(xué)意義。然而，由于外泌體尺寸小，通常在幾十納米至數(shù)百納米之間，造成檢測(cè)外泌體和納米量級(jí)蛋白的生物分子之間的結(jié)合事件是頗為困難的。因此，科研人員提出了一種超越零模波導(dǎo)納米光學(xué)腔，更高效激發(fā)單分子熒光，獲得高的信噪比（19.5）、良好的占有率（12%-23%），克服了大體積生物材料加載的納米腔尺寸限制。

進(jìn)一步，科研人員探索了超越零模波導(dǎo)納米光學(xué)腔對(duì)外泌體表面蛋白質(zhì)結(jié)合事件的動(dòng)態(tài)成像。利用這一方法，該工作測(cè)量出外泌體表面的單個(gè)跨膜CD9蛋白與其單克隆抗體之間的結(jié)合事件，表明探測(cè)單分子事件的范圍突破了零模波導(dǎo)孔的物理尺寸的限制，可用于分析從幾十納米到數(shù)百納米的單個(gè)分子與生物材料的相互作用，如微囊泡和凋亡體等。該研究為探討外泌體表面分子的相互作用提供了方法，有望應(yīng)用于外泌體作用機(jī)制研究、藥物篩選、腫瘤診療等場(chǎng)景。

超越零模波導(dǎo)納米光學(xué)腔的工作原理示意圖。（a）納米光學(xué)腔的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；（b）傳統(tǒng)光波導(dǎo)的原理示意圖；（c）納米光學(xué)腔的原理示意圖。

外泌體表面單個(gè)蛋白質(zhì)分子結(jié)合過程中熒光信號(hào)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)記錄。（a、d）對(duì)照組的熒光信號(hào)實(shí)時(shí)記錄結(jié)果；（b）實(shí)驗(yàn)組的熒光信號(hào)實(shí)時(shí)記錄結(jié)果；（c）對(duì)實(shí)驗(yàn)組的熒光漂白步驟統(tǒng)計(jì)；（e）傳統(tǒng)顯微方法獲得的熒光信號(hào)實(shí)時(shí)記錄結(jié)果；（f）對(duì)傳統(tǒng)顯微方法的熒光漂白步驟統(tǒng)計(jì)；（g）單個(gè)納米光學(xué)腔內(nèi)熒光隨時(shí)間變化過程的影像照片。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等的支持。

相關(guān)鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c11077

關(guān)鍵詞：波導(dǎo)納米光學(xué)腔

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