加州大学河滨分校霍莉·奥伯著 一幅插图，显示了(a)一个带有微小开口和正电极的玻璃管，当插入液体样品并受到电刺激时，如何收集样品中漂浮的无细胞DNA(b)硼硅酸盐玻璃纳米孔的照片
信用:弗里德曼等人
亚拉巴马州
2021 脱氧核糖核酸测序已经变得如此普遍，以至于很少有人意识到从生物样本中提取一个脱氧核糖核酸分子是多么困难
加州大学河滨分校领导的研究使得使用一根微小的玻璃管和电流从血液等流体样本中检测和捕获脱氧核糖核酸变得更加容易
发表在《纳米尺度》杂志上的这项技术也可以在未来提高癌症诊断水平
脱氧核糖核酸是一种双链带电分子，包含生物体创造和组织生命结构所需的所有信息，被紧紧地折叠在细胞核内
从单个细胞中提取脱氧核糖核酸既费时又不切实际，对于许多医学和科学目的来说都是如此
幸运的是，随着细胞自然死亡，它们的膜破裂，释放出内含物，包括DNA
这意味着，举例来说，血液样本包含许多自由浮动的脱氧核糖核酸链，从理论上来说，应该更容易识别和提取数量
然而，被称为巨噬细胞的清理细胞废物的清除细胞破坏了大多数无细胞的脱氧核糖核酸，使其在血液中处于低浓度
大多数捕获无细胞脱氧核糖核酸的方法需要昂贵的技术，首先浓缩分子，然后使用荧光染料来帮助观察脱氧核糖核酸
相应的作者凯文·弗里德曼(Kevin Freedman)是加州大学河滨分校马兰和罗斯玛丽·伯恩斯工程学院的生物工程助理教授，他领导了一项改进低浓度DNA检测和捕获的工作，方法是使用电荷将DNA样本直接导入一个带有称为纳米孔的微小开口的玻璃管中。
纳米孔传感在不同的医学和临床应用中已经成为一种快速、可靠和经济的诊断工具
弗里德曼说:“我们知道，如果你在细胞膜上施加电压，离子会穿过细胞膜的孔隙。”
“DNA也随着电场移动，我们可以用它来移动DNA
" 研究人员将一个正电极放在一个有20纳米宽的开口或孔的玻璃管中——比一个脱氧核糖核酸分子大一点，但太小而不能容纳细胞
他们在纳米孔上施加了一个电势，将它浸入一个装有脱氧核糖核酸样本和负电极的小瓶中
无细胞的脱氧核糖核酸进入孔中并将其封闭
当脱氧核糖核酸穿过孔隙时，电流的变化使研究人员能够检测到它
弗里德曼说:“这就像试图用针刺穿意大利面条一样。”
“要穿过毛孔，它必须是近乎完美的线性
" 研究人员拿着的孔隙越靠近液体表面，它提取的脱氧核糖核酸就越多
“令人惊讶的是，我们发现脱氧核糖核酸在液-气界面积累
弗里德曼说:“如果有一个冷却层，脱氧核糖核酸就会设法到达较冷的位置。”
“我们希望血液样本也是如此，所以同样的机制可以用于在表面附近浓缩脱氧核糖核酸
这不仅是有益的，而且这种纳米孔传感策略在表面附近也显示了更高的信噪比
这真是一个双赢的局面
" 经过一些改进，作者认为他们的纯电子技术可以帮助从单一血液样本中诊断出某些类型的癌症
除了脱氧核糖核酸，随着肿瘤的生长，小泡被释放到血流中
这些基于脂质的微小液滴可以被认为是与原始癌细胞相同的微小细胞，也可以通过纳米孔传感来检测
考虑到这种纯电技术的所有独特特征，纳米孔传感系统有潜力在未来用作现场诊断测试评估
这篇论文的题目是“在液-气界面测量捕获的脱氧核糖核酸以增强单分子传感”
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