电子式 DNA 感应器

互联网2013-11-14

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在镀有一层氧化硅的硅版上，以光蚀刻法制造出来一种微小电极，在电极间有一极细小的沟。在此沟中先固定一特定的 DNA 序列（a），再将电极浸入一种含有标的 DNA 序列（ab）与带有另一特定序列（b）的金纳米粒子的溶液中。此标的 DNA 序列的两端可分别与电极沟中的与金纳米粒子上的 DNA 序列配对结合，因此可将金纳米粒子固定在电极沟之间并形成紧密排列，再以含硝酸银的显影液加以处理。

因为金纳米粒子可促进银的还原反应，而使得银沉积在上面，浸在显影液中的时间愈久，所沉积的银粒就愈多，电子便可在两极间形成通路而产生传导，其电极间的电阻即大幅降低。因此测量电阻即可侦测出是否有 DNA 序列的配对结合。

由于非标的 DNA 序列与电极间序列无法完全配对，二者间的结合力较弱，因此使用含有特定浓度盐类（10 毫莫耳浓度的钠离子溶液）的溶液予以浸洗后，即可将电极间错误配对的标的 DNA 序列洗去。另外，也可以用上述彩色 DNA 感应器中增加温度的方法来去除错误配对的 DNA 序列。所以可视当时侦测环境的限制，利用这两种简便的方法（溶液冲洗或改变温度）中任意一种，来达到区分正确的互补配对 DNA 序列的目的。

研究人员并发现此方法所要求的样品量可低至 5 × 10^-13 莫耳浓度，这是一般以萤光分子为标帜的 DNA 侦测法所要求的样品量的十分之一，而对于单一碱基差异的选择性更高达十万倍。

从上述的各种检验方法中，我们看到科学家们针对各种问题不断地加以解决、改进，巧妙地结合不同的科学领域，创造出更精密、更方便、也更快速的DNA感应器。在这些研究中，结合了有机化学、无机化学、材料科学与生物化学等多方面的知识，形成团队，创造了更出色的研究成果。

这些DNA感应器可应用在各式生物检测中，如细菌、病毒的感染、基因突变、遗传筛检，也可在战争中检验生物战剂。例如，在这三种 DNA 感应器中，科学家们所设计使用的含有 27 个碱基的标的 DNA，就是九一一事件后名噪一时的炭疽菌所分泌的一种致命因子的基因片段。

除了上述这些检测外，未来也用于基因缺陷的快速检测，甚至能借着检测的数据提供我们许多到目前尚属未知的解答，例如，核酸多型性差异与各种疾病、并发症间的关系，进而研发出诊断与预防的方法。人类因为有了这些成果，方能在医疗上大步迈进，期待有朝一日能达到「一切疾病，预防重于治疗」的最佳境地。