通過首次將納米孔技術與掃描離子電導顯微鏡相結合，研究人員實現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
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）研究人員多年來致力于改進納米孔技術，該技術可讓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日發表在《自然·納米技術》上。
分子的快速運動使得對其實現高精度分析具有挑戰性。EPFL團隊成員稱，將納米孔的靈敏度與掃描離子電導顯微鏡（SICM）的精度相結合，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域的一個巨大空白。
團隊使用先進的掃描離子電導光譜（SICS）實現了這種控制。SICM利用流經探針尖端的離子電流的變化，可生成高分辨率3D圖像數據。而其創新技術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千次連續讀數。
研究人員用汽車類比這種方法舉例說明：“想象一下，當你站在窗前看著汽車來回行駛。如果汽車減速并反復駛過，讀取他們的牌照會容易得多。我們現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，這代表了該領域真正的范式轉變?！?/p>
這一成果不但可顯著改善診斷和測序領域，還可應用于DNA以外的分子，推進蛋白質組學研究。例如肽的蛋白質構建塊，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，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測序這一領域，納米孔技術已經得到了廣泛應用。當DNA分子通過納米尺寸的空隙時，因為堿基的不同，產生相應的電流變化，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，團隊在應用納米孔技術的基礎上，還實現了對分子通過速度的控制，掃描離子電導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。
