慕尼黑路德维希·马西米兰大学 用于纳米天线组件的脱氧核糖核酸折纸结构的透射电镜图像(左，复制至少3次)和草图(右)，等离子体热点的位置用红色表示
右上角显示的是一张代表性的班级平均透射电镜照片
玉米片组装示意图:脱氧核糖核酸折纸构建体通过生物素-中性生物素相互作用结合到牛血清白蛋白-生物素包被的表面，巯基化脱氧核糖核酸功能化的100纳米银颗粒通过拉链状几何形状的聚腺苷(A20)结合链附着到脱氧核糖核酸折纸纳米天线上，以最小化折纸和纳米颗粒之间的距离30
带有100纳米银纳米颗粒的玉米片的透射电镜图像(至少复制3次)
通过共聚焦显微镜测量的单分子荧光强度瞬变，归一化为掺入到DNA折纸(橙色)和DNA折纸纳米天线中的单个Alexa Fluor 647染料的相同激发功率，两个100纳米银纳米粒子(蓝色)在639纳米激发
用100纳米银纳米粒子测量荧光素647在玉米片中的荧光增强分布
参考文献中总共有164和449个单分子(更多的例子在补充图中提供
3)对玉米片结构进行了分析
信用:自然通信(2021)
DOI: 10
1038/s 14467-021-21238-9 慕尼黑大学(LMU)的研究人员表明，单个分子发出的光可以用低成本的光学装置检测出来
他们的原型可以促进医学诊断
生物标志物在疾病诊断和病程评估中起着核心作用
现在使用的标记包括基因、蛋白质、激素、脂类和其他种类的分子
生物标志物可以在血液、脑脊液、尿液和各种组织中找到，但它们大多数都有一个共同点:它们的浓度极低，因此检测和定量在技术上具有挑战性
许多检测程序使用分子探针，如抗体或短核酸序列，其设计用于结合特定的生物标记
当探针识别并结合其目标时，化学或物理反应会产生荧光信号
这种方法效果很好，前提是它们足够敏感，能够在血液中携带相关生物标志物的患者中识别出高比例的相关生物标志物
此外，在这种基于荧光的测试可以在实践中使用之前，生物标记本身或它们的信号必须被放大
最终目标是能够直接对患者进行医学筛查，而不必将样本送到远处的实验室进行分析
分子天线放大荧光信号 菲利普·汀内菲尔德是LMU大学物理化学的教授，他开发了一种策略来确定低浓度生物标志物的水平
他成功地将脱氧核糖核酸探针与微小的金或银颗粒结合在一起
成对的粒子(“二聚体”)作为纳米天线放大荧光信号
诀窍如下:纳米粒子和入射光波之间的相互作用增强了局部电磁场，这反过来导致荧光振幅的大幅增加
这样，含有抗生素抗性基因的细菌甚至病毒都可以被特异性地检测出来
“基于DNA的纳米天线在过去几年里已经被研究过了，”这项研究的联合第一作者滑冰者伊娜·特罗菲姆丘克说
“但是这些纳米结构的制造带来了挑战
菲利普·汀内菲尔德的研究小组现在已经成功地更精确地配置了纳米天线的组件，并成功地将作为捕获探针的脱氧核糖核酸分子定位在信号放大的位置
这些修饰一起使得荧光信号被更有效地放大
此外，在所涉及的极小体积中，也就是大约一升(一升等于10-21升)，甚至可以捕获更多的分子
DNA纳米技术使高度的定位控制成为可能，它利用DNA的结构特性来指导各种纳米物体的组装——数量非常大
“在一个样品中，我们可以同时生产数十亿个这样的纳米天线，使用的程序基本上包括一起移液几个溶液，”特罗弗麦克丘克说
智能手机上的常规诊断 该出版物的第一作者维克托利亚·格莱姆布凯特说:“将来，我们的技术甚至可以用于诊断测试，即使是在用电或实验室设备受限的地区。”
我们已经表明，我们可以使用便携式智能手机显微镜直接检测血清中的小片段脱氧核糖核酸，该显微镜运行在传统的USB电源上，用于监控检测
“较新的智能手机通常配备相当好的摄像头
除此之外，所需要的只是一个激光器和一个透镜——两个现成的廉价部件
LMU的研究人员使用这个基本配方来构建他们的原型
他们继续证明细菌中抗生素抗性基因特有的脱氧核糖核酸片段可以通过这种装置检测出来
但是，这种检测方法可以很容易地修改，以检测一系列感兴趣的目标类型，如病毒
Tinnefeld对此持乐观态度:“过去的一年已经表明，总是需要新的和创新的诊断方法，也许有一天我们的技术能够有助于开发一种可以在家里进行的廉价而可靠的诊断测试
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