美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家们开发了一种新的、高度敏感的方法来检测和分析单个分子，而无需使用荧光标签，这可能彻底改变药物发现和材料科学领域的研究。
该研究的核心是一种名为光纤微腔或微腔的装置。微腔是一个非常小的空间，在这里，光可以在时间和空间上被限制——至少几个纳秒——与分子相互作用。微腔通常见于物理或电气工程实验室，而不是化学实验室。
该技术利用了一种称为光学微共振器或微腔的设备。顾名思义，微腔是一个极小的空间，光可以在这里被限制在空间和时间上——至少是几纳秒——在这里它能够与分子相互作用。微腔是通过在光纤上制造的非常小的镜子构建的。这些光纤镜子在微腔内部快速多次反射光。
研究人员让分子进入微腔，让光通过它，不仅可以检测到分子的存在，还可以了解有关它的信息，例如它在水中的移动速度。这些信息可以用来确定分子的形状或构象。
“分子水平上的构象非常重要，特别是对于考虑生物分子如何相互作用时，” Goldsmith说。“假设你有一种蛋白质和一种小分子药物。你想看看蛋白质是否可药用，也就是说，‘药物是否与蛋白质有某种主要的相互作用？’一种可能的观察方法是它是否引入了构象变化。”
还有其他方法可以做到这一点，但它们需要大量的样本材料和耗时的分析。使用新开发的微腔技术，Goldsmith说，“我们有可能构建一个黑箱工具，在几十秒内给我们答案。”
该团队已为该设备申请了专利，并计划在未来几年内进一步完善该设备和方法。同时，他们已经在思考它可能有用的许多方式。
这项突破性的单分子检测技术不仅为科学家们提供了一种新的研究工具，也为药物发现和先进材料的发展带来了新的希望。随着这项技术的不断优化和应用，我们期待着它在未来科学领域的广泛应用和影响。
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参考资料：DOI： 10.1038/s41586-024-07370-8