麻省理工学院“Microsieve”可以帮助研究疾病

一个新的麻省理工学院微芯片系统承诺加快蛋白质等生物分子的分离和排序。工作可以帮助科学家们更好地检测某些分子,或生物标记,与疾病相关,可能导致早期诊断或治疗。

微芯片系统内置了一个极其微小的筛结构,可以通过连续流生物液体和蛋白质按大小分开。

传统分离方法采用凝胶,慢和更多的劳动密集型的过程。新的芯片系统可以在几分钟内的蛋白质。

麻省理工团队的研究结果发表在2月5日的问题自然纳米技术。

技术是一个从一维筛结构由麻省理工学院集团去年相同。

这个进步的关键,称为各向异性奈米流体筛分结构,是研究人员设计在两个正交各向异性筛尺寸(直角),这可以使连续流生物样品的分离。这可以允许连续分离和收集的生物分子,研究人员想要研究的子集。甚至,增加检测的概率最小的分子数样本。

“这项技术我们可以更快、更有效地隔离有趣的蛋白质。因为它可以处理这么小的生物相关的实体,它有可能作为一个通用的分子筛选结构更复杂,综合生物分子制备和分析系统,”卡尔·范·Jongyoon汉说流苏副教授电气工程和生物工程副教授麻省理工学院和麻省理工学院的团队。

韩寒的自然纳米科技论文的合著者是位联席作者傅建平,机械工程学系的博士生,和里特•b•Schoch电子研究实验室的博士后(RLE)。

其他作者安娜·史蒂文斯,麻省理工大学的博士后在健康科学和技术,和教授史蒂文•坦南鲍姆的双重麻省理工学院的生物工程部门。

汉指出,直到1990年代末,大多数先进的生物实验室设备旨在人类基因组计划和发现相关的DNA,这是更大的分子与蛋白质。

然而,由于蛋白质在几乎所有的生物过程起着十分重要的作用,研究人员开始将注意力集中在蛋白质。但一个障碍是缺乏良好的实验室工具准备生物样品分析蛋白质,汉说,他也在麻省理工学院的RLE从属关系,计算和系统生物学计划,材料科学与工程和微系统技术中心实验室。

“我转移我的注意力从DNA到蛋白质分离的面积大约2002的转向蛋白质组学(蛋白质)的研究,“汉说。“但是这个领域是使用几十年的凝胶电泳技术。有很大的缺口需要技术在这一领域。”

汉和傅因此设计了嵌入到硅的各向异性筛的筹码。包含不同的蛋白质的生物样品放在样品水库以上芯片。样品然后运行不断通过芯片的筛。

芯片设计一个网络筛,周围的微流体通道和各向异性(方向性)筛导致蛋白质大小不同的遵循不同的迁移轨迹,导致有效的连续流动分离。目前筛数组的奈米流体过滤器大约55纳米,或十亿分之一米,宽。

“蛋白质排序被迫采取两个正交的路径。每个路径设计有不同的筛分字符。当蛋白质大小不同的注入筛在电场的作用下,他们会根据大小分成不同的流,”汉解释道。底部的芯片在个人室收集分离蛋白质。科学家然后可以测试蛋白质。

“这是第一次生理相关分子如蛋白质分离以这样一种方式,”汉说。“我们可以单独的分子与当前设备大约一分钟和小时凝胶”。

微芯片的另一个优点是,它可以有很多不同的孔隙大小,与凝胶不同,可以设计一个准确的孔隙大小提高分离精度。这反过来可以帮助研究人员寻找所谓的生物标记,或蛋白质,可以揭示疾病存在,从而帮助研究人员开发诊断和治疗这种疾病。

”在检测样品制备是至关重要的生物标志物的信号,”汉说。