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2024 年 1 月 5 日 x

（文章转载自EurekAlert!，原刊在2024年1月4日）

中国香港科技年夜学（科年夜）带领的研究团队乐成研发出一种光学等离子体镊子节制的外貌加强拉曼光谱（SERS）平台，使用光的开关节制，以单份子程度探测混淆物中差别的胰岛类淀粉卵白质物种，展现pH影响下胰岛类淀粉卵白的异质布局，以和与第2型糖尿病相干的淀粉样堆积机制暗地里的奥秘。

单份子技能可以或许分辩每一个份子的信息，经由过程去除了总体取平均的模式得到被传统宏不雅表征要领袒护的细节，改造咱们对于繁杂性及异质性较高系统的认知。今朝，单份子的试验前提凡是要依赖高度稀释及/或者份子固定的要领来实现，由于遭到光学衍射极限的限定，探测体积难以进一步削减。然而，某些生物份子系统介入的各类彼此作用于很年夜水平上遭到浓度的影响。例如，人类胰岛淀粉样多肽（Amylin，hIAPP）是一种自然无序卵白，缺少不变的二级布局，可是会遭到浓度、酸碱度等情况因素调控从而孕育发生堆积的偏向，于2型糖尿病患者中形成各类各样的寡聚体中间体及淀粉样纤维。 这些份子机制仍旧未明，由于今朝很难从动态改变的混淆物中检测到罕见、瞬态及情势各别的淀粉样多肽物种，以是需要开发更进步前辈的单份子研究要领。

近来，由科年夜化学系助理传授黄晋卿传授带领的研究团队取患了庞大冲破，乐成开发了一种新奇的单份子平台，联合光学等离子操控及SERS丈量技能，可以削减以往遭到光学衍射限定的检测体积，并加强份子讯号，从而可以或许于心理浓度下高通量地表征受酸碱度影响的淀粉样多肽物种。

详细来讲，团队建构出于两个涂有银奈米颗粒的二氧化矽微珠之间的等离子体联合点，于雷射照射下捕获固定一个分外的银奈米颗粒，形成一个动态纳米腔，可以夹住单一或者极少量份子举行敏捷的SERS表征。因为光学等离子体操控及SERS征象只发生于纳米标准的狭窄空间内，是以能降服光学衍射极限，实现切确的位置节制，最小化检测体积，并同时晋升SERS加强效果。此外，于溶液中，涂有银奈米颗粒的二氧化矽微珠二聚体比传统的银奈米颗粒组装体更不变，便在于平凡显微镜下看到，帮忙定位等离子体联合点，提高效率及可反复性。 只要将雷射光源于「开」与「关」状况之间切换，就能有用节制光学等离子体对于银奈米颗粒的操控，调控动态奈米腔的组装及解离，实现高通量取样与SERS的同时丈量。

使用这个高效的单份子平台，研究团队于胰岛β细胞排泄颗粒的酸碱度pH 5.5及细胞外区域的酸碱度pH 7.4这两种差别的心理前提下，得到了年夜量具备统计意义的SERS光谱，展现了各类淀粉样多肽物种的布局特性。于中性前提下，团队辨别出两种稀有的淀粉样多肽物种，而且获得了份子动力学（MD）模仿的论证。于淀粉样堆积的初期阶段，这两种稀有物种与年夜量无布局的淀粉样多肽单体共存，别离具备要害的迁移转变布局或者具备短β-卷发布局及受限的C端构型。这个差别淀粉样多肽物种之间的微小均衡偏移，纵然于将pH从7.4调解到5.5后，也能驱动不成逆的淀粉样成长。 是以，直接对于这些淀粉样多肽物种于混淆中举行布局表征，可以展现pH对于它们的份子内及份子间彼此作用的影响，有助在展现pH调控的淀粉样堆积机制，进而为相识2型糖尿病提供启迪。

黄传授暗示：「咱们提出了一个简朴易行的计谋，可以同时实现削减检测体积、加强份子讯号及提高采样周转效率。这个单份子平台可以得到年夜量的SERS光谱作为份子快照，与透过度子动力学（MD）模仿得到的信息相媲美。透过对于单份子层面的布局细节举行统计阐发，咱们可以或许重修总体的平均特征，并得到异质混淆物中关在特定份子类型的呈现机率及存于数目的怪异洞察力，具备展现繁杂体系中隐蔽秘密的潜力。」

这项研究近来已经于科学期刊《天然–通信》上发表。