與 DNA 一樣，核糖核酸 (RNA) 是一種生命必需的聚合生物分子，在基因加工中發(fā)揮著重要作用。稱為 microRNA 的短鏈 RNA 比長鏈 RNA 更穩(wěn)定，存在于常見的體液中。體液中 microRNA 的水平與癌癥的存在和進展密切相關(guān)。這意味著 microRNA 可以作為診斷癌癥的一種易于獲取的生物標志物，癌癥每年導(dǎo)致全球 14% 以上的死亡。
為了使用 microRNA 作為癌癥生物標志物，需要通過快速、有效的過程對其進行分離。由名古屋大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項合作開發(fā)了一種創(chuàng)新的納米生物設(shè)備，可以在不到 100 毫秒的時間內(nèi)從細胞獲得的 DNA/RNA 混合物中分離出 microRNA。
該納米生物器件由石英基底組成，石英基底在高度為 100 nm 的淺“納米縫”中包含 25×100 μm 的“納米柱”陣列(直徑為 250 nm、高度為 100 nm 的小柱)，并在微通道中制造電子束光刻。
首先使用含有已知濃度成分的混合物研究了納米生物裝置從 DNA 中分離 microRNA 的能力。該團隊優(yōu)化了分離條件，在短短 20 毫秒內(nèi)實現(xiàn)了 microRNA 與 DNA 幾乎完全分離。這是迄今為止最快的 microRNA 完全分離。
然后，研究人員使用納米生物裝置分離了從細胞中分離出的 microRNA、RNA 和 DNA 的混合物。 100 ms 內(nèi)實現(xiàn)了高分辨率分離。由于這些材料通過微通道納米柱區(qū)域的??遷移率不同，納米生物裝置將 microRNA 與 RNA 和 DNA 分離。
“我們相信，納米生物裝置通過納米柱陣列中受限聚合物的兩種不同物理行為(非平衡傳輸和熵捕獲)的結(jié)合，將 microRNA 從混合物中分離出來，”通訊作者 Noritada Kaji 說。 “所施加的電場與納米生物器件獨特的納米結(jié)構(gòu)相結(jié)合，產(chǎn)生強大的電力，從而引起快速濃縮和分離。”
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