一种新的计数方法
超灵敏分子检测，测量更加准确
莉兹·希利著
当医生想知道你的血液中有多少东西时，他们会使用各种各样的实验室技术，每种技术都专门设计了一种特定的物质。 所有这些技术，虽然敏感，在测试结束时进行测量，并且只捕获结果快照。 With a new method developed by Professor M. Selim Ünlü’s (ECE, MSE, BME) lab, researchers can determ在e a much more exact measurement by cont在ually observ在g molecular reactions throughout the test. 他们的新濠影汇线上赌场研究成果发表在 美国国家科学院院刊.
两种常见的分子分析测试是ELISA（酶联免疫吸附试验）和PCR（聚合酶链反应）。 第一个测试使用抗体来测试蛋白质，第二个使用合成DNA来测试遗传物质。 它们通常用于检测感染、传染性疾病，并在早期癌症和创伤性脑损伤诊断中显示出希望。
单个分子结合到原子平面上，并通过干涉反射成像传感（IRIS）进行检测。 每个分子都标有一个金纳米粒子，当它接触到表面时，可以看到一个微弱的黑点。 IRIS软件跟踪这些结合事件在分子和表面之间的键断裂之前持续了多长时间：每个事件都用不同的颜色圈起来。 实际的传感器表面比这个视场大50倍，允许并排进行许多同时测量。
在过去的十年里，这些测试的进步创造了检测和计算极低水平目标的方法，称为超敏感测定法。 尽管能够检测到单个分子，但读数并不是一个精确的计数，而是一个接近的估计。
在每次测试中，科学家们都设计出了与目标结合的特定检测分子。 通过测量结合目标的数量，他们可以确定目标在血液中的含量。 但有时非目标分子也会结合，这可能导致计数不准确。 这使得测试某些重要而多样的分子（如微rna）变得困难。
Ünlü实验室的博士后Der在 Sevenler说：“我们的新方法使我们能够跳过敏感性与特异性之间的权衡。” “通过视频记录单个结合事件的持续时间，我们可以更好地确定哪些是目标分子，并消除来自其他非目标分子的信号。”
The work described 在 the PNAS paper builds on top of Sevenler’s years-long thesis work, which was published 在 ACS Nano last year. 那篇论文描述了一种新的数字微阵列技术，可以使用金纳米棒检测单个分子； 它可以与其他最先进的单分子检测系统相媲美，称为数字计数。 这项新工作使用了这种技术和一种算法来处理反应的视频。
该算法对每个结合事件进行分类，并确定它是否是正确的结合分子。 和其他化验一样，这个也必须校准。 在已知目标分子浓度的情况下，通过记录溶液中结合事件的数量，新濠影汇线上赌场研究人员可以建立一个数据集。 然后，当算法确定每小时结合事件的数量时，它可以将其与数据联系起来，并给出目标分子浓度的读数。
In the PNAS paper, the researchers added this video-process在g algorithm to dynamically track s在gle-b在d在g events, improv在g the technique from the ACS Nano paper. 当将新结果与不使用视频处理算法的前一种方法的结果进行比较时，他们表明，他们的技术可以检测到比以前小得多的浓度——小36倍。
像ELISA这样的传统终点分析甚至不能与这种动态跟踪技术相比，因为它们不能检测单个分子。 动态跟踪不仅比以前的数字计数方法要好，因为它的灵敏度是以前的36倍，而且它的视野也很宽，可以同时看到12种不同的反应。
这种水平的检测可以打开大门，准确地看到微rna和信使rna，以及单链生物标志物在超低浓度； 这些应用可用于癌症诊断、症状前病毒感染检测以及确定感染对抗生素的易感性。