加州理工學院應(yīng)用物理學家設(shè)計出一種利用顯微鏡光學設(shè)備探測生物分子的方法。現(xiàn)已證明該方法可以有效地探測到一種顯示免疫系統(tǒng)功能的信號蛋白質(zhì)，即細胞因子（cytokine）。該方法具有廣泛的醫(yī)學應(yīng)用前景，不僅可以用于及時診斷癌癥和其它疾病，還可以用于基礎(chǔ)生物學研究。 
　 據(jù)信息科技學教授兼應(yīng)用物理學教授克里·瓦哈拉稱，他的實驗室先前曾發(fā)明了一種“超高Q微型環(huán)芯共振器”，新的探測技術(shù)正是以這項發(fā)明為核心。這是一種環(huán)形的玻璃設(shè)備，其寬度比人的頭發(fā)絲還要細，能夠非常有效地持續(xù)發(fā)光。瓦哈拉解釋稱：“憑借這一特點，該探測器的靈敏度可以達到單一分子的水平，雖然這有點不可思議。”他強調(diào)稱，最初的設(shè)想是探測依附于環(huán)形設(shè)備上的分子所引起的光學反應(yīng)。“隨著研究的深入，我們能夠觀察單分子探測事件，而且遠比最初的設(shè)想要容易得多。”這真是一個愉快的驚喜，究其原因，當分子與微型環(huán)芯共鳴器內(nèi)部儲存的光發(fā)生相互作用時將產(chǎn)生熱量，而該設(shè)備可以準確地記錄下這些熱量。瓦哈拉解釋道：“這種熱－光反應(yīng)使靈敏度提高了一百萬倍。”安德里亞·阿爾瑪尼在瓦哈拉的實驗室工作，她把開發(fā)這種設(shè)備作為其論文研究的一部分，她強調(diào)稱，設(shè)備不僅有極高的靈敏度，還是可編程的，其方式是在它的表面涂上可以與特殊生物分子發(fā)生反應(yīng)的材料。
　 “該設(shè)備所觀測的分子是一種增長因子還是一種類似TNT的化學分子將由玻璃微型環(huán)芯的表面處理情況來決定。”幸運地是，生物學界和化學界已經(jīng)開發(fā)出了把蛋白質(zhì)與玻璃表面相給合的技術(shù)，這種技術(shù)非常有效，因為大多數(shù)顯微鏡載片是玻璃制成的。我們需要做的是采用這種技術(shù)來準備我們的結(jié)構(gòu)。瓦哈拉強調(diào)稱，“把單一分子靈敏度與可編程探測法相結(jié)合，也就是說，無需為目標分子帖上標簽，這在以前還沒有先例，它將使新的試驗和測量方法成為可能。”
　 生物學及生物工程學教授斯科特·弗拉瑟爾是該項目的合作者，他進一步解釋道：“該技術(shù)將廣泛應(yīng)用于生物實驗、醫(yī)學試驗、甚至醫(yī)療領(lǐng)域。其優(yōu)勢在于它能夠探測到極少數(shù)的分子，而且無需為目標分子帖上標簽。憑借這種靈敏度，它甚至可以用于實時研究單一細胞釋放出的增長因子。”弗拉瑟爾補充稱：“這是目前唯一具有這種必不可少的靈敏度和速度的傳感器。”
　 這種類型的實驗對于監(jiān)測環(huán)境如何發(fā)生變化是非常重要的，比如監(jiān)測pH值或溫度，它可以影響一顆細胞的行為。目前，完成這類實驗還必須使用數(shù)百萬顆的細胞，這經(jīng)常使結(jié)果較為模糊，因為這就好比試圖從合唱團中挑選出一個單獨的聲音。”
　 在7月5日的《科學快訊》雜志網(wǎng)絡(luò)版上，該團隊報告稱已經(jīng)成功地探測到一系列不同的分子，包括一種免疫反應(yīng)信號蛋白質(zhì)，即白細胞間介素－2（IL-2）。為了探測到IL－2，涂在該設(shè)備上的相應(yīng)分子是一種可以識別IL－2的特殊抗體。這種表面處理允許探測器表面與IL－2結(jié)合在一起，與此同時，熱－光機制提供了探測IL－2所必需的單分子級靈敏度，即使在血清中也可以達到這種靈敏度。
    最令人興奮的是，該設(shè)備能夠在無需標注的情況下實時地獲得單分子觀測結(jié)果。究其原因，它可以按程序探測幾乎任何一種生物分子，它是一種通用的探測器。正因如此，它將向所有的新實驗敞開大門。