有的人永遠都不知足。早先，康奈爾大學的納米科技研究者們制造了一種敏感度極高的設備，它能夠探測到單個細菌的質量??大約是665毫微微克，然后他們又制造設備來測量單個病毒的質量??大約1.5毫微微克?，F(xiàn)在，利用一種高度精密的技術，他們已經(jīng)測量出了單個DNA分子的質量，大約是995，000道爾頓??比1微微微克稍重??并且甚至可以通過對質量進行計算，得出附在單個受體上的DNA分子個數(shù)。 研究者稱，這種設備屬于納米級電子機械設備（NEMS），可以把懸臂制造的小來進一步增強敏感度。 研究者們還說，這種技術可以與微應用流體學結合來對體積極小的DNA樣本進行基因分析，甚至分析一個細胞中的樣本。目前基因分析技術需要對更小的DNA樣本進行研究，使其通過一種叫多聚合酶連鎖反應擴增（PCR amplification）的技術來多次進行復制。DNA分析的用途之一就是可以探測癌癥易感基因的基因制造者。 DNA、蛋白、以及其他有機分子的質量常常都是用道爾頓來標示。1道爾頓，同樣是原子質量的單位，大約等于單個質子或中子的質量。與其它質量單位相比，1道爾頓是千分之一渺克，1渺克是千分之一微微微克，1微微微克又是千分之一毫微克，1毫微克又是千分之一皮克，而1毫微克是十億分之一克。 當DNA的體積很大，大到像分子的時候，它們與大多數(shù)病毒相比仍然小得多，病毒主要是DNA核以及覆蓋在核上的一層蛋白組成?？的螤柎髮W的研究者們相信它們的研究能用于發(fā)現(xiàn)更小的有機分子包括蛋白，并且可以在醫(yī)療或法醫(yī)診斷中獲得更廣泛的應用。 “化學中存在某些測量分子的限制。那些設備的質量分辨率要比我們所使用的大許多倍，”康奈爾大學應用和工程物理學教授哈羅德?克瑞海德說。他強調說，如果擁有識別蛋白質和其他有機分子的能力就可能會研究出針對一系列疾病??包括艾滋病??的探測器。 克瑞海德與他人共同撰寫論文在康奈爾大學和特拉維夫大學發(fā)表了這項最新的研究成果。讀者們可以通過訪問納米快報（Nano Letters）的在線版本，而在下一期納米快報中也會刊登這篇論文。 質量測量儀器的基本原理是備測量體的振蕩頻率差異來判斷質量，就像大一點的鐘想起來要比小一點的低沉。研究者們把這種原理應用到納米級測量，他們利用康奈爾大學設計的納米級儀器來創(chuàng)造一系列細小的懸臂振蕩器（長度約3到5微米，加上硅片厚度約90毫微米），想象一下，這就像把一大桶原子倒到一個跳水板上，它會立刻彈起來。在每個懸臂的末端，研究者們放置了一個微小的金點（直徑為40毫微米）。（1毫微米為十億分之一米，或者是三個硅原子排成一排的長度。一微米是1000毫微米。） 然后利用一種含有1578個堿基對組成的DNA溶液來沖刷一組懸臂。為了實驗，這些DNA都在之前利用一種叫的分子修改過，這種分子含有硫分子，很易于與黃金結合。結果，一些DNA就會粘附到黃金點上。 在硫醇的激發(fā)和激光的作用下，這些懸臂開始以11到12 Megahertz（MHz）的頻率開始震蕩。這時利用另一道激光來作用于振蕩器并且計算由反射光引起的干擾模式就可以測量出振蕩頻率。在實驗報告中，1微微微米的質量變化就足以將振蕩頻率提高到50Hz或更高，這要看振蕩器的尺寸。利用這種最小敏感度最高的設備，頻率會提高到194Hz。這是研究者們不僅可以測量DNA分子粘合物的質量，而且還可以依據(jù)整體提高的頻率來計算附在受體上的分子數(shù)目。然后通過稀釋溶液，他們就能夠辨別出粘附在懸臂上的單個DNA分子。 克瑞海德表示，對于為分子數(shù)量計算或抗體測量進行DNA分析所使用的設備來說，可以利用多組振蕩器，而每組都涂上可以粘附不同DNA代碼或抗體形態(tài)的材料，然后通過激光作用就會分辨出出那些受到影響的振蕩器。 在之前的研究中，克瑞海德所負責的研究組成員已經(jīng)能使用單束激光來作用于納米級機械振蕩器的振蕩，并且測量振蕩結果。實驗中，他們發(fā)現(xiàn)將激光射到硅基附近的一個點上時，就可以是振蕩器開始振蕩，然后可以利用另一束更加明亮的聚焦激光來讀取振蕩結果。他們說，這使振蕩器能夠應用在更加細微的測量中。