科学探索|利用蛋白质生物标记：MIT新型纳米粒子可通过呼吸发现疾病
据外媒报道 ， 利用呼吸来测量肺部的健康状况并揭示与之相关的疾病正在成为一种具有巨大潜力的诊断工具 ， 并且许多前景光明的相关技术正在出现 。最近 ， 麻省理工学院研发了一种新型纳米颗粒 ， 它将挥发性分子沉积在与各种疾病相关的蛋白质上以此来作为合成生物标记 ， 然后在呼气时显示肺炎和其他肺部疾病的迹象 。
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这项研究实际上是建立在生物工程师Sangeeta N. Bhatia实验室的科学家们之前的工作基础上 。今年早些时候 ， Sangeeta N. Bhatia展示了一种可以揭示肺癌生物标记的尿液测试 。这项技术由包覆特定多肽的纳米颗粒组成 ， 据悉 ， 这些多肽会跟一系列疾病相关的蛋白酶相互作用 。
这些蛋白酶会将纳米颗粒中的肽裂解然后通过尿液排出从而揭示某些疾病的存在 。通过对纳米颗粒肽涂层的修改 ， 它们可以被定制 ， 从而使其跟不同疾病相关的蛋白酶发生反应 。该团队之前曾使用这种方法通过尿液检测出肺炎、卵巢癌和结肠癌的早期迹象 。
现在 ， 该团队通过不断的实验已经调整了这项技术从而可以实现通过呼吸揭示疾病 。这涉及到对缩氨酸和挥发性分子的进一步化学调整 ， 而这使得纳米颗粒能够释放出一种被叫做hydrofluoroamines的气体 ， 这种气体可以在呼气时被检测到 。
通过使用细菌性肺炎和遗传性肺疾阿尔法1-抗胰蛋白酶缺乏症的小鼠模型 ， 研究人员能够通过质谱检测出存在于呼吸中的疾病 。他们通过寻找一种被称为中性粒细胞弹性蛋白酶的活性来做到这一点 ， 这种蛋白酶是由两种疾病中的免疫细胞产生 ， 可以在10分钟左右的时间内检测到 。研究人员还证明 ， 该技术可用于监测药物治疗这两种疾病的有效性 。
该团队希望在这些潜力结果的基础上进一步改进呼吸监测技术 。比如纳米颗粒目前被直接注射到老鼠的气管中 ， 但研究人员正在研究可以通过类似哮喘吸入器的方式让老鼠吸入纳米颗粒 。另外 ， 团队还希望开发出能同时检测多种蛋白酶的传感器 ， 但在将该技术应用于人类之前还需要进行更多的安全性测试 ， 尽管眼下在小鼠肺部没有检测到毒性的迹象 。
【科学探索|利用蛋白质生物标记：MIT新型纳米粒子可通过呼吸发现疾病】相关研究报告已发表在《Nature Nanotechnology》上 。
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