众所周知,水银或者酒精温度计的工作原理是液体的热胀冷缩。由于与储存液体的球状容器相连的毛细管内径极小,轻微的温度变化就可以导致毛细管中液面高度产生明显的升降。利用相似的原理,来自韩国的科学家开发出一种快速诊断心肌梗死的装置。
心肌梗死能够严重威胁生命,因此必须尽快对可能发生心肌梗死的患者进行诊断。当心脏供血不足,心肌受损时,血液中一种名为肌钙蛋白的蛋白质(实际上是由肌钙蛋白C、肌钙蛋白I和肌钙蛋白T组成的复合物)浓度显著上升。
因此,检测血液中肌钙蛋白的浓度有助于确认心肌梗死是否发生,但是目前的方法往往需要精密的仪器且耗时过长。
来自浦项工科大学的研究人员借鉴温度计的工作原理,采取了一种独特的思路。
他们首先将对铂的纳米粒子的表面进行修饰,连接上肌钙蛋白I的抗体。将这些经过修饰的铂纳米粒子加入血液样品中后,血液中的肌钙蛋白I就会与之相结合。
接下来他们将结合了肌钙蛋白I的铂纳米粒子加入一个小玻璃瓶中,这个玻璃瓶的内壁事先经过修饰,表面连接了肌钙蛋白I的抗体。
经过一段时间后,研究人员将样品从瓶中倒出,并对玻璃瓶彻底清洗。由于结合在铂纳米粒子表面的肌钙蛋白I与玻璃瓶内壁上的肌钙蛋白I抗体发生强烈的相互作用,因此这些铂纳米粒子就牢牢地吸附在玻璃内壁上而不会被清洗掉。
相反,如果血液样品中不含有肌钙蛋白,那么铂纳米粒子无法结合在玻璃瓶内部,在随后的清洗中会被洗掉。
快速诊断心肌梗死新方法的基本原理:血液中肌钙蛋白的存在能够导致装置中过氧化氢发生分解,气压的升高导致毛细管中染料液滴的位置也随之上升
最后他们将过氧化氢溶液添加到玻璃瓶中,迅速用胶塞封闭瓶口并将一根含有染料液滴的毛细玻璃管通过胶塞插入瓶内。那么吸附在玻璃瓶内壁铂纳米粒子能够使过氧化氢分解为水和氧气,导致瓶内气压升高。如果血液样品中含有肌钙蛋白,那么毛细玻璃管内染料液滴的位置就随之上升。血液中的肌钙蛋白浓度越高,吸附在玻璃瓶内壁的铂纳米粒子数量也就越多。更多的铂纳米粒子使得过氧化氢的分解更为强烈,因此染料液滴位置的上升更为明显。实验表明,这种简易装置能够在5分钟内区分出不同的肌钙蛋白I浓度,因此为快速诊断心肌梗死提供了新的途径。
血液样品中肌钙蛋白I浓度不同,毛细管中染料液滴位置的变化也不同
参考资料
报道:Thermometer-like device could help diagnose heart attacks
论文:Facile Detection of Troponin I Using Dendritic Platinum Nanoparticles and Capillary Tube Indicators
作者:魏昕宇