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通過首次將納米孔技術(shù)與掃描離子電導(dǎo)顯微鏡相結(jié)合，研究人員實現(xiàn)了對單個分子操作的近乎完美的控制。圖片來源：EPFL
科技日報記者?張夢然
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）研究人員多年來致力于改進納米孔技術(shù)，該技術(shù)可讓DNA分子通過膜上的小孔以測量離子電流，研究人員則可以通過分析核苷酸在電流通過時的擾動情況，來確定DNA的核苷酸序列。該研究19日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上。
分子的快速運動使得對其實現(xiàn)高精度分析具有挑戰(zhàn)性。EPFL團隊成員稱，將納米孔的靈敏度與掃描離子電導(dǎo)顯微鏡（SICM）的精度相結(jié)合，他們就能鎖定特定的分子的位置并控制它們移動的速度。這種精巧的控制填補了該領(lǐng)域的一個巨大空白。
團隊使用先進的掃描離子電導(dǎo)光譜（SICS）實現(xiàn)了這種控制。SICM利用流經(jīng)探針尖端的離子電流的變化，可生成高分辨率3D圖像數(shù)據(jù)。而其創(chuàng)新技術(shù)減緩了分子通過的速度，允許對同一分子甚至分子上的不同位置進行數(shù)千次連續(xù)讀數(shù)。
研究人員用汽車類比這種方法舉例說明：“想象一下，當(dāng)你站在窗前看著汽車來回行駛。如果汽車減速并反復(fù)駛過，讀取他們的牌照會容易得多。我們現(xiàn)在可決定是要每次測量1000種不同的分子，還是測量同一分子1000次，這代表了該領(lǐng)域真正的范式轉(zhuǎn)變。”
這一成果不但可顯著改善診斷和測序領(lǐng)域，還可應(yīng)用于DNA以外的分子，推進蛋白質(zhì)組學(xué)研究。例如肽的蛋白質(zhì)構(gòu)建塊，由于肽“牌照”由20個“字符”（氨基酸）組成，而不是DNA的4個核苷酸，因此尋找肽測序解決方案一直是一項重大挑戰(zhàn)，但這種新控制方法會為肽測序開辟一條更容易的道路。
總編輯圈點
在DNA測序這一領(lǐng)域，納米孔技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)DNA分子通過納米尺寸的空隙時，因為堿基的不同，產(chǎn)生相應(yīng)的電流變化，識別出這種變化，就能反推堿基還原DNA序列。本文介紹的研究中，團隊在應(yīng)用納米孔技術(shù)的基礎(chǔ)上，還實現(xiàn)了對分子通過速度的控制，掃描離子電導(dǎo)顯微鏡可高分辨率非接觸式研究活細胞表面形貌。研究人員用車流作比，讓汽車減速并反復(fù)通過，對車牌信息的辨識就會更為容易和全面。更精巧的控制，誕生了更多的測量解決方案。
