超扭轉光讓生物分子無所遁形
- 上線日期：2010/11/26 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
英國科學家首度在實驗室製造出具有高圓偏振程度的「超扭轉光」(super-twisted light)，並用來偵測溶液中微量的生物分子。科學家可望利用它們來研究導致神經退化疾病(neurodegenerative disease)的蛋白質分子，這類疾病包括阿茲海默症(Alzheimer)或巴金森氏症(Parkinson)。
大部份生物分子都有旋光性(chirality，又譯對掌性)，而且可分為左旋或右旋，這種內在性質讓科學家可以利用旋光光譜技術(chiroptical spectroscopic technique)來偵測生物分子。此處格拉斯哥大學的科學家是測量左旋及右旋偏振光與旋光性樣品作用的微小差異。在圓偏振光中，電場的向量會依照左手性或右手性繞著前進方向旋轉。
旋光效應天生就很弱，而一般的旋光光譜技術靈敏度不高，所以只能研究含有高濃度目標分子的樣品。近來研究人員想到要利用旋光性大於一般圓偏振光的超扭轉光來提升靈敏度，不過直到最近格拉斯哥大學的Malcolm Kadodwala等人才知道如何在實驗室製造它們。
Kadodwala等人首先特別設計製作由旋光性金奈米微粒組成的超穎材料(metamaterial)，此超穎材料含有400 nm長、100 nm厚的左手性及右手性金質十字(gammadion)結構，它們被沉積在玻璃基板上，並且排列成周期為800 nm的正方晶格。研究人員以普通光照射上述超穎材料，並利用得到的超扭轉光偵測出皮克(picogram, 即10-12g)級的某些蛋白質，此靈敏度比現行旋光技術好上數百萬倍。
Kadodwala表示，這種自然界不存在的超扭轉光讓科學家得以在前所未有的低濃度下偵測生物分子。該團隊發現超扭轉光在澱粉樣蛋白質(amyloid protein)的偵測上似乎特別有效，這類不溶解的分子會彼此沾粘形成斑塊(plaque)，科學家懷疑它們是某些神經退化疾病的元兇。詳見Nature Nanotechnology 5, 783 - 787 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/44310
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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