金質傳感器有望即時檢測水中汙染物

　　美國內(nei) 布拉斯加大學林肯分校(UniversityofNebraska-Lincoln;UNL)的研究人員開發出一係列的金屬探測生物傳(chuan) 感器，其中包括一款金質傳(chuan) 感器。這種金質傳(chuan) 感器是在紙帶上製造出相當於(yu) 石蕊試紙條的大小，專(zhuan) 為(wei) 滿足低成本、便於(yu) 攜帶且能重複使用的需求而設計。

　　內(nei) 布拉斯加大學林肯分校化學係副教授RebeccaLai正致力於(yu) 在各種不同的發展階段研究能夠檢測汞、銀或鉑的傳(chuan) 感器。類似的技術還可應用於(yu) 尋找鎘、鉛、砷或其他的金屬與(yu) 非金屬。這些傳(chuan) 感器的主要目的在於(yu) 檢測水中的汙染物。

　　研究人員們(men) 希望，有一天人們(men) 不必再將水質樣本送到實驗室進行費時的檢測，隻需使用生物傳(chuan) 感器定期地監測家庭供水中是否出現鉛、汞、砷或其他危險的汙染物。

　　DNA探針固定在包含於(yu) 線圈的金屬(金)電極。從(cong) 晶體(ti) 中央加入約10微升(ul)的水質樣本至傳(chuan) 感器進行檢測。附加於(yu) 接觸焊墊的白、綠和紅色導線連接至手持式電源

　　Source：NortheasternUniversity

　　RebeccaLai正是致力於(yu) 尋找更佳新方法的科學家之一。貴金屬不僅(jin) 具有美觀與(yu) 經濟價(jia) 值，在醫療與(yu) 科學應用上也有越來越多的需求，包括用於(yu) 抗癌藥物、治療肺結核和風濕性關(guan) 節炎的藥物等。

　　“對於(yu) 采礦產(chan) 業(ye) 來說，為(wei) 了采金進行地球化學探勘變得越來越重要，”Lai解釋，“而這需要開發出能在複雜的生物與(yu) 環境樣本中辨識與(yu) 量化金元素的靈敏、可選且具成本效益的分析方法。”

　　科學家們(men) 已經采用了幾種策略來尋找金元素，例如基於(yu) 熒光的傳(chuan) 感器、納米材料以及使用基因改造大腸杆菌的全細胞生物傳(chuan) 感器等。Lai正是一項在2013年探索以大腸杆菌作為(wei) 金質生物傳(chuan) 感器研究的共同作者。

　　DNA是幾乎所有生物有機體(ti) 的基因信息載體(ti) ，似乎不太可能成為(wei) 檢測金元素或其他金屬的方法。然而，Lai的研究利用觀察金屬離子與(yu) DNA四個(ge) 基本建構模塊(腺嘌呤、胞嘧啶、鳥嘌呤和胸腺嘧啶)之間的長期互動。

　　不同的金屬離子具有與(yu) 不同DNA堿基的親(qin) 近程度。例如，金傳(chuan) 感器是基於(yu) 金離子與(yu) 腺嘌呤間的相互作用、汞傳(chuan) 感器基於(yu) 汞離子與(yu) 胸腺嘧啶互動、銀傳(chuan) 感器則以銀離子與(yu) 胞嘧啶的相互作用為(wei) 基礎。

　　新創公司NUtechVentures已為(wei) 內(nei) 布拉斯加大學林肯分校開發的這項技術實現商用化，目前該公司正尋求保護，並為(wei) Lai的金屬離子傳(chuan) 感器尋找授權合作夥(huo) 伴。

　　“雖然已經針對這些相互作用進行了充份的研究，但卻還未實際用於(yu) 電化學金屬離子感測應用，”Lai與(yu) 博士研究生YaoWu在zui近發表於(yu) 《分析化學》(AnalyticalChemistry)期刊中的文章——“具有高靈敏度與(yu) 可調動態範圍的電化學三價(jia) 金(Ⅲ)傳(chuan) 感器”一文中解釋。

　　這篇文章中還探討論腺嘌呤鏈如何用於(yu) 該設計中，以及製造出這一類型的電化學生物傳(chuan) 感器，以便能夠用於(yu) 測量水質樣本中是否存在某種目標金屬及其於(yu) 水中的濃度。

　　基於(yu) DNA的傳(chuan) 感器能夠檢測來自金溶液中的金(Ⅲ)離子。汞和銀傳(chuan) 感器還可檢測溶解的汞與(yu) 銀離子。

　　“所檢測到的金(Ⅲ)離子必定來自金屬的金元素，因此，如果在供水中發現金，附近某處一定有金的沈積，”Lai解釋。不過，在基於(yu) DNA的生物傳(chuan) 感器得以實現商用化以前，他們(men) 還需要進行更詳細的調整。

　　Lai的感測運作原理是藉由測量從(cong) 電極傳(chuan) 送至示蹤分子(此例中為(wei) 亞(ya) 甲藍)的電流。由於(yu) 少了金(III)離子，可觀察到相當高的電流，因為(wei) 腺嘌呤鏈探針具有高度彈性，電子在電極與(yu) 示蹤分子之間的轉移也十分有效率。

　　但該樣本在結合金(III)元素時，腺嘌呤DNA探針的靈活性受到阻礙，從(cong) 而導致由示蹤分子而來的電流大量減少。此外，電流變化的程度可用於(yu) 決(jue) 定樣本中的金元素濃度。

　　為(wei) 了讓這種傳(chuan) 感器能重複使用多次，可采用另一種配體(ti) 從(cong) 傳(chuan) 感器上移除金(III)元素。

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