DNA筛选：取代质谱的纳米孔技术（图）

　　

生物通报道：用小到可以安置在芯片上的系统中的盐水滴分离DNA、毒素等小生物分子，并不是一件可望而不可及的事情，来自美国国家标准和技术学会(National Institute of Standards and Technology，NIST)、巴西贝南博古联邦大学（Brazil's Universidade Federal de Pernambuco）和美国莱特州立大学的研究人员表示这个梦想有望很快变为现实，他们首次证实在一个薄膜上的纳米级别的小孔可以准确检测和筛选或者穿过或者堵塞小孔的大小不同的聚合物链（某生物分子模型），文章刊登于下周《PNAS》。

测量和区分未知分子常用质谱，质谱包括电离、分解大量靶分子，分析所获分子的质量然后制作一个原样的“分子指纹图谱”（molecular fingerprint），设备占地面积较大。相反，“单分子质谱（mass spectrometry）”是一个非破坏性技术，理论上讲每次可以测量小空间（小到与单微芯片设备匹配）的单个分子。

新技术的步骤主要包括制作一个与细胞膜相似的油脂双层膜，用金黄色葡萄球菌分泌的溶血蛋白（alpha-hemolysin）在膜上“钻”一个小孔（最小处直径只有1.5纳米，人发丝直径为10，000纳米）。带电荷分子（如单链DNA）在应用电流的带动下逐个穿过纳米孔，电流下降量和每个分子链的大小成正比，可以用来换算。

本次实验中，研究人员用无电荷聚乙二醇（polymer polyethylene glycol ，PEG）溶液中大小不等的链替代生物分子。PEG分子大小不同，降低纳米孔电导程度也不同，研究人员由此区分PEG链。对照组实验中，研究人员使用已经过高度纯化的大小均一的PEG分子，所获“指纹图谱”和实验组混合液中相同尺寸的PEG分子的“指纹图谱”相似。

因为油脂双层和溶血蛋白以及所用电流都是纳米级别，“单分子质谱”技术为研制芯片规模的分子分析器和单链DNA测序器提供了一臂之力。（生物通记者 小粥）

            

图中显示的是一个带有溶血蛋白纳米孔的油脂双层膜（蓝），一个PEG分子（绿色球型结构）正在穿过小孔，其它PEG分子位于膜一侧的溶液中。彩球代表直径约为0.5纳米的原子。