作者:凯特·麦卡平，密歇根大学 在一个可以揭示淀粉样蛋白是否正在组装成链的装置中，非偏振光进入水平偏振器
这只能让水平方向振荡的波通过
然后，如果淀粉样蛋白将金纳米棒组装成链，红光就会扭曲，改变其偏振角度
然后，当它通过垂直偏振器时，在垂直方向上振荡的那部分光通过
这导致了肉眼可以看到的强红色信号
学分:卢君，吉林大学和密歇根大学 一种新的方法从二型糖尿病等疾病中存在的有害淀粉样蛋白中制造出类似液晶的信标
在一项新的药物筛选技术中，依靠金纳米棒扭曲光线，红光可以表明用于治疗“淀粉样蛋白”疾病(如二型糖尿病和胰腺癌)的药物失败了
这项技术是由密歇根大学、中国吉林大学和巴西圣卡洛斯联邦大学的研究人员开发的
它利用了一种叫做“手性”的特性，这种特性在纳米结构、蛋白质等生物分子和光波中都能找到
手征性物体不能像左手和右手一样叠加在它的镜像上，也不能像螺旋一样向不同的方向扭曲
研究人员能够利用这些疾病的蛋白质标记物的手性，称为胰岛淀粉样多肽
这些蛋白质连接成扭曲的链，并在组织中积累
形成螺旋状纤维的淀粉样蛋白也在帕金森氏症和亨廷顿氏症中发挥作用
在新的方法中，金纳米棒被有害的蛋白质包裹，形成长的弹簧状纤维，每圈有三个纳米棒
当在两个相反角度的偏振器或滤光器之间观察时，这些结构呈现亮红色，因为它们扭曲的手征形状可以改变光的偏振
吉林大学化学教授刘焜是《科学》杂志最新发表的一篇论文的合著者，他说:“光线的强烈扭曲使得药物筛选结果可以用肉眼看到，而不是使用复杂的仪器。”
在左边的装置中，金纳米棒允许少量的光通过两个交叉偏振器
这类似于显示一种用于防止淀粉样斑块形成的药物正在起作用的信号
然而，当淀粉样蛋白将金纳米棒组装成螺旋时，透过偏振器可以看到清晰的红光，表明药物已经失效
学分:卢君，吉林大学和密歇根大学 纳米棒——每个大约50纳米长，20纳米宽——提供了额外的好处
“周期性的螺旋链使光的扭曲增加了4600倍，这使得它们在非常困难的生物条件下也是可见的
纳米棒还加速了淀粉样蛋白链的形成过程，这对快速发现药物至关重要，”尼古拉斯·科托夫说，他是该论文的合著者，也是欧文·朗缪尔大学U-M分校化学科学与工程特聘教授
典型地，淀粉样多肽需要几天到一周的时间来连接
这减缓了对潜在药物的测试
纳米棒将淀粉样多肽的加工过程加速到一天
这是因为棒上涂有一种叫做西曲溴铵的化学表面活性剂，类似于在一些洗发水和护发素中发现的西曲溴铵氯化物
当淀粉样蛋白结合到金棒的圆筒上时，表面活性剂帮助它们形成螺旋形状，促进与其他淀粉样蛋白的结合
当类淀粉体连接时，它们的金棒形成螺旋，缠绕在蛋白质绳上
因为金与红光有强烈的相互作用，这些高度有序的螺旋非常强烈地扭曲了红光波
这就是为什么能够很容易地检测出一种预防淀粉样蛋白链的药物是否有效
该装置将药物在体内遇到的细胞、血液成分、药物分子和淀粉样蛋白的真实混合物置于两个偏振器之间
第一偏振器仅允许光在垂直方向振荡时通过
第二偏振器仅通过在水平方向上移动的光波
如果光没有在两个偏振器之间扭曲，两个偏振器会完全阻挡光
这就是药物成功时发生的情况:没有淀粉样蛋白链形成，所以只有少数随机纳米棒在扭曲光线
很少的光通过两个偏振器
然而，如果这些链条形成，它们会扭曲红光
一道红光清晰可见——表明药物失效了
透过偏光镜看到的景象显示了扭曲光的结构是在细胞和生物材料的混合物中形成的
学分:卢君，吉林大学和密歇根大学 “虽然实验微调了检测淀粉样蛋白链的最佳条件，但计算机模拟是解开金、表面活性剂和蛋白质片段之间复杂相互作用的基础，这些相互作用需要同时进行，才能使平台发挥作用，”圣卡洛斯联邦大学教授、该论文的合著者安德烈·德·莫拉说
该国际团队还建立了统一的设计原则，用于制作扭曲的纳米结构，这种结构可以显著扭曲光线，这一特性对于许多应用来说至关重要
这项工作代表了卢君七年的旅程，他现在是U-M大学化学工程的研究员
在他博士生涯的开始
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在中国刘的领导下，陆开始尝试用金棒来诱导人类胰岛淀粉样多肽自我组装
大约过了一年，他和刘发现了一些微弱的迹象，表明集会正在进行
在机场与科托夫偶然相遇之后，研究小组开始研究光的相互作用机制以及这些组件的制药用途
陆致力于使效果更大，测量纳米棒的尺寸以补充纳米棒之间的距离
国际研究小组探索了药物筛选的应用，卢在密歇根大学使用功能强大的五大湖超级计算机开发了模拟程序，而他在巴西圣保罗大学的合作者Kalil Bernardino使用SDumont超级计算机来确认实验测量背后的机制
虽然这个项目很长，但卢说:“每一次努力都有好的回报
就像梦想成真一样
" 这篇论文的题目是“长程有序超分子手性组装体中光学不对称的增强”，将由《科学》杂志于2月14日在网上发表
25, 2021
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