**单分子质量实时测定系统谐振器问世

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【导读】美国加州理工学院近日开发出仅有百万分之一米大小的纳米电子机械系统(NEMS)谐振器，可实时测定单个分子的质量。该成果刊登在*近一期的《自然·纳米技术》杂志上。　　

加利福尼亚理工学院最近开发了一种纳米机电系统（NEMS）谐振器，其尺寸仅为百万分之一米，可以实时测量单个分子的质量。研究结果发表在《自然纳米技术》杂志的ZX一期中。

过去，科学家一直依靠现有的质谱技术来测量分子质量，而且操作过程非常繁琐。首先，将测试样品中的数千个分子电离，使它们带电，然后将这些离子引入电场，然后根据其运动状态确定其质荷比，然后确定其质量。

经过十多年的努力，加利福尼亚理工学院物理学，应用物理学和生物工程学教授，大学纳米科学研究所所长迈克尔·罗克斯及其同事开发了一种微型NEMS谐振器，该谐振器有效地简化了该程序改进了分子质量的测量范围，并使测量设备小型化。这种2微米长，100纳米宽的桥形谐振器具有很高的振动频率，可以有效地用作质谱仪的“度量尺”。

该研究论文的作者，物理学家Askoshai Naike指出，谐振器的振动频率与被测物体的质量成正比，并且振动频率的变化将与被测物体的质量变化相匹配。将蛋白质放在谐振器上后，谐振器的振动频率将下降，并且可以通过此频率转换来测量蛋白质的质量。

研究人员使用该仪器测试牛血清白蛋白（BSA）的蛋白质质量，结果为66道尔顿（道尔顿是表示原子或分子质量的单位。1道尔顿约等于氢原子的质量）相当）。他们首先使用电喷雾电离（ESI）系统将BSA蛋白离子置于蒸气态，然后将其喷雾到振动频率为450 MHz的NEMS谐振器上，从而使谐振器的振动频率降低了1.2赫兹。相比之下，由淀粉酶的蛋白质分子引起的频率转换约为3.6 kHz，其蛋白质质量约为200千道尔顿，是BSA蛋白质量的三倍。

Naike指出，谐振器振动频率的变化也将受谐振器上被测分子位置的影响。由ZX位置引起的频率变化大于由边缘位置引起的变化。因此，不可能仅通过一种测量来确定分子量的大小。大约需要进行500次频率转换才能获得更准确的结果。将来，研究人员将尝试进行质量测量而不受分子位置的干扰。目前，这套技术设备已具备原型。原则上，该系统的测量精度可以达到1道尔顿，相当于一个氢原子的质量。但这是下一代设备可以实现的目标。它不仅必须更加复杂和紧凑，而且还必须具有更好的噪声性能。该研究小组希望创建一个可以包含数千个NEMS谐振器的阵列，并且可以并行工作以“瞬间”确定数千个分子的质量。

Ruokes教授指出，随着生命科学研究的不断深入，对蛋白质组学分析的需求越来越大。用于相关研究的下一代仪器，尤其是用于系统生物学研究的仪器，必须能够完成此类任务。半导体微电子加工技术的发展使得开发这种仪器成为可能。

这项研究工作得到了美国国立卫生研究院，美国国防部研究计划局以及美国太空与海事司令部的支持。

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2006-11-29 08:37:09

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