美國加州理工學(xué)院推出首個單分子質(zhì)量實時測定系統(tǒng)
美國加州理工學(xué)院近日開發(fā)出僅有百萬分之一米大小的納米電子機(jī)械系統(tǒng)(NEMS)諧振器,可實時測定單個分子的質(zhì)量。該成果刊登在較近一期的《自然·納米技術(shù)》雜志上。
過去,科學(xué)家一直依靠現(xiàn)有質(zhì)譜分析技術(shù)測量分子的質(zhì)量,程序十分繁瑣。首先要將被測樣品中成千上萬的分子離子化,使其呈帶電狀態(tài),然后將這些離子引入電場,根據(jù)它們的運(yùn)動狀態(tài)確定其質(zhì)荷比,進(jìn)而確定它們的質(zhì)量。
加州理工學(xué)院的物理學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)和生物工程學(xué)教授兼該校納米科學(xué)研究所主任邁克爾·L·若克斯及其同事經(jīng)過十多年努力,開發(fā)出一種微型NEMS諧振器,有效簡化了分子質(zhì)量測量的程序,并使測量器械微型化。這種2微米長、100納米寬的橋狀諧振器,具有很高的振動頻率,可有效充當(dāng)質(zhì)譜儀的“度量標(biāo)尺”。
研究論文的第一作者、物理學(xué)家阿斯科沙伊·奈克指出,諧振器的振動頻率與其所測量目標(biāo)的質(zhì)量成正比,振動頻率的變化會與被測物的質(zhì)量變化契合。將一個蛋白放到諧振器上后,諧振器的振動頻率就會下降,而通過這種頻率轉(zhuǎn)換即可測定蛋白的質(zhì)量。
研究人員使用該儀器測試了牛血清白蛋白(BSA)的蛋白質(zhì)量,其結(jié)果為66千道爾頓(道爾頓是表示原子或分子質(zhì)量的單位,1道爾頓大約與一個氫原子的質(zhì)量相當(dāng))。他們首先使用電噴霧離子化(ESI)系統(tǒng)使BSA蛋白離子處于蒸汽態(tài),然后將其噴射到振動頻率為450兆赫茲的NEMS諧振器上,使諧振器的振動頻率降低了1.2千赫茲。相比之下,淀粉酶的蛋白分子所引起的頻率轉(zhuǎn)換大約為3.6千赫茲,其蛋白質(zhì)量約為200千道爾頓,是BSA蛋白質(zhì)量的3倍。
奈克指出,諧振器振動頻率的變化還會受到被測分子在諧振器上所處位置的影響,在中心位置引起的頻率變動幅度大于邊緣位置引起的變動幅度。因此,不能僅依靠一次測量就確定分子質(zhì)量的大小,大約需要500次的頻率轉(zhuǎn)換才會得到更精確的結(jié)果。將來,研究人員會設(shè)法使質(zhì)量測量免除分子位置點的干擾。目前這套技術(shù)設(shè)備已有了原型。原則上,這種系統(tǒng)的測量精度可達(dá)1道爾頓,相當(dāng)于一個氫原子的質(zhì)量。但這是下一代裝置才能達(dá)到的目標(biāo),它不僅要更精細(xì)小巧,還要具有更好的噪聲性能。而研究小組則希望能創(chuàng)建或許含有成千上萬個NEMS諧振器的陣列,通過并行工作,以“在一瞬間”確定成千上萬個分子的質(zhì)量。
若克斯教授指出,隨著生命科學(xué)研究的深入,越來越需要進(jìn)行大量的蛋白質(zhì)組學(xué)分析,下一代用于相關(guān)研究的儀器,尤其是用于系統(tǒng)生物學(xué)研究的儀器,一定要能完成這樣的任務(wù)。而半導(dǎo)體微電子加工工藝的發(fā)展,使這種儀器的研制成為可能。
此項研究工作得到了美國國立衛(wèi)生研究院、美國國防部高級研究計劃局以及美國空間和海上作戰(zhàn)司令部的支持。
相關(guān)閱讀:
- ...2010/12/09 11:16·美國加洲的有線電視半導(dǎo)體集成電路公司Broadlogic任命大中國區(qū)總經(jīng)理
- ...· “芯創(chuàng)杯”首屆高校未來汽車人機(jī)交互設(shè)計大賽報名正式啟動
- ...· 探秘第二屆衛(wèi)藍(lán)山鷹“創(chuàng)新·共享”試驗技術(shù)論壇!
- ...· “2018中國半導(dǎo)體生態(tài)鏈大會”在江蘇省盱眙舉行
- ...· 新主題新規(guī)劃,CITE 2019瞭望智慧未來
- ...· 從汽車到工廠,TI毫米波傳感器致力于創(chuàng)造更智能的世界
- ...· 意法半導(dǎo)體(ST)、Cinemo和Valens在CES 2018展上聯(lián)合演示汽車信息娛樂解決方案
- ...· 北京集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇即將在京召開
- ...· 三菱電機(jī)強(qiáng)勢出擊PCIM亞洲2017展
- ...· GPGPU國產(chǎn)替代:中國芯片產(chǎn)業(yè)的空白地帶
- ...· 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計中Wi-Fi連接的四個關(guān)鍵因素
- ...· 第三屆中國MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會即將于蚌埠拉開帷幕
- ...· IAIC專項賽演繹“中國芯“應(yīng)用創(chuàng)新,信息安全高峰論壇亮劍海寧
- ...· 智能控制有源鉗位反激
- ...· 解讀5G毫米波OTA 測試技術(shù)
- ...· 多個市場高速增長推動Molex加強(qiáng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展
- ...· 中國綠色制造聯(lián)盟成立大會召開在即 政產(chǎn)學(xué)研用共探綠色發(fā)展新模式
- ...· Efinix® 全力驅(qū)動AI邊緣計算,成功推出Trion™ T20 FPGA樣品, 同時將產(chǎn)品擴(kuò)展到二十萬邏輯單元的T200 FPGA
- ...· 英飛凌亮相進(jìn)博會,引領(lǐng)智慧新生活
- ...· 三電產(chǎn)品開發(fā)及測試研討會北汽新能源專場成功舉行
- ...· Manz亞智科技跨入半導(dǎo)體領(lǐng)域 為面板級扇出型封裝提供化學(xué)濕制程、涂布及激光應(yīng)用等生產(chǎn)設(shè)備解決方案
- ...· 中電瑞華BITRODE動力電池測試系統(tǒng)順利交付北汽新能源
- ...· 中電瑞華FTF系列電池測試系統(tǒng)中標(biāo)北京新能源汽車股份有限公司
- ...· 中電瑞華大功率高壓能源反饋式負(fù)載系統(tǒng)成功交付中電熊貓
- ...· 中電瑞華國際在電動汽車及關(guān)鍵部件測評研討會上演繹先進(jìn)測評技術(shù)
- ...· 數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)設(shè)備
- ...· 簡儀科技踏上新征程
- ...· 易靈思® 宣布 AEC-Q100 資質(zhì)認(rèn)證和汽車系列產(chǎn)品計劃
- ...· 易靈思® 宣布擴(kuò)充高性能 鈦金系列™ FPGA 產(chǎn)品 鈦金系列產(chǎn)品擴(kuò)充至包含 1M 邏輯單元的 FPGA
- ...· 易靈思® 宣布Trion® Titanium 在臺積電 (TSMC) 16納米工藝節(jié)點流片
- ...· TI杯2019年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽頒獎典禮在京舉行
- ...· BlackBerry QNX虛擬機(jī)獲得全球首個汽車安全完整性等級(ASIL) ‘D’認(rèn)證
- ...· 威馬汽車選擇BlackBerry助力下一代汽車