麻省理工学院的纳米颗粒通过对蛋白质进行标记

- 编辑:大众自然网 -

麻省理工学院的纳米颗粒通过对蛋白质进行标记

利用呼吸来测量我们肺部的健康状况,并揭示与之相关的疾病,正在成为一种具有巨大潜力的诊断工具,有许多前景光明的技术即将出现。加入它们的是麻省理工学院研发的一种新型纳米颗粒,它将挥发性分子沉积在与各种疾病相关的蛋白质上,作为合成生物标记,并在呼气时显示肺炎和其他肺部疾病的迹象。

这项研究实际上是建立在生物工程师Sangeeta N. Bhatia实验室的科学家们之前的工作基础上的。今年早些时候,Sangeeta N. Bhatia展示了一种尿液测试,可以揭示肺癌的生物标记。这项技术由包覆特定多肽的纳米颗粒组成,这些多肽与与一系列疾病相关的蛋白酶相互作用。

这些蛋白酶将纳米颗粒中的肽裂解,然后通过尿液排出,从而揭示某些疾病的存在。通过修饰纳米颗粒的肽涂层,它们可以被定制,使之与与不同疾病相关的蛋白酶发生反应。该团队之前使用这种方法也通过尿液检测肺炎、卵巢癌和结肠癌的早期迹象。

通过不断的实验,该团队已经调整了这项技术,以便通过呼吸揭示疾病。这涉及到对缩氨酸和挥发性分子的进一步化学调整,这使得纳米颗粒能够释放一种叫做氢氟胺的气体,这种气体可以在呼气时被检测到。

使用细菌性肺炎和遗传性肺疾病-1抗胰蛋白酶缺乏症的小鼠模型,研究人员能够通过质谱检测呼吸中的疾病。他们通过寻找一种被称为中性粒细胞弹性蛋白酶的活性来做到这一点,这种蛋白酶是由两种疾病中的免疫细胞产生的,可以在大约10分钟内检测到。研究人员还证明,该技术可以用于监测药物治疗这两种疾病的有效性。

该团队希望在这些有希望的结果的基础上,进一步改进呼吸监测技术。例如,纳米颗粒目前被直接注射到老鼠的气管中,但研究人员正在研究可以通过类似哮喘吸入器吸入的纳米颗粒。他们还希望开发能同时检测多种蛋白酶的传感器,但在将该技术应用于人类之前,还需要进行更多的安全性测试,尽管在小鼠肺部没有检测到毒性的迹象。

巴蒂亚说:“我们设想这项技术可以让你吸入一个传感器,然后在大约10分钟内呼出一种挥发性气体,从而报告你的肺部状况以及你所服用的药物是否有效。”