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化學教授開發肝素汙染物檢測技術


2008年,一種汙染物躲過了製藥行業的品質保障措施,並滲透了大部分流行的血液稀釋劑肝素,在美國造成數百人死亡,大約100人死亡。

由美國食品和藥物管理局長官的一個研究小組確認了這種汙染物,這種毒素在結構上類似於肝素,可追溯到中國供應商。但是,對於雜質的檢測需要「化學界重要人物的巨大努力,」羅德島大學化學副教授Jason Dwyer說。

經過近八年的研究,Dwyer開發了一種更簡單,更快速的方法來檢測肝素中的雜質,並創建一個可以帶來更廣泛益處的過程。他的研究成果今天在自然出版社的自然通訊雜誌上發布,該雜誌是Nature出版社的一套期刊。

羅賓州普羅維登斯市的Dwyer說:「有些檢測雜質的檢測要複雜得多,而且價格昂貴。」我們能夠做到的是 - 以非常便宜和快速的方式 - 指紋肝素並告訴它何時存在其中含有汙染物。「

研究「用於糖組學和肝素品質保證的氮化矽納米孔的測量」也可用於分析肝素所屬的整類分子,廣泛用於生物醫學診斷,藥物和環境感測。Dwyer對糖類的更廣泛研究在7月得到了美國國家科學基金會(National Science Foundation)提供的318,000美元補助金的支持。

例如,Dwyer說,新的檢測技術可以作為整個製藥行業的品質保證工具,特別是越來越多地推動開發更多的糖類藥物,如肝素。「糖類非常重要,」Dwyer說,他過去的研究已經在高端期刊「 自然科學」雜誌上發表。「它們就是細菌如何相互溝通。它們就是我們如何設計大量新葯。所以我們需要新的工具來分析糖類。」

為了開發新的檢測技術,Dwyer開始研究在DNA和蛋白質測序中證明的感測方法。感測器由一個孔或納米孔組成,不到人類頭髮厚度的千分之一,坐在更薄的膜上,並測試最小可檢測水準的物質 - 單個分子。

雖然感測器,一種固態氮化矽納米孔,對DNA很有效,但必須對糖分子進行重組,這些糖分子要複雜得多,Dwyer說,他的團隊是最先關注糖類的人之一。

從2010年開始,該項目與Dwyer團隊的其他工作一起開發。製造和微調器件,精鍊納米孔並防止開口堵塞需要數年時間。「多年來,相當數量的學生參與了這個項目,」Dwyer說。「我們還沒有讓步。我們在牆上呆了一段時間,我們意識到在我們到達檢測點之前我們需要做大量的基礎工作。」

Buddini Karawdeniya解決了一個意想不到的問題,該論文的主要作者在春季完成了她在URI的化學博士學位。當她試圖通過納米孔運行糖分子時,它們倒退了。「在1996年,人們想出了如何用納米孔感知DNA,」Dwyer說。「有一些奇怪的東西,但它按照預期的方式工作。蝙蝠立即沒有按預期行事。因此,Buddini必須看看已經做了20年的事情,但知道她必須在某種程度上重新開始。 「

隨著2008年的危機,研究人員設法識別和檢測過硫酸化的硫酸軟骨素汙染物,這種汙染物幾乎與肝素相同。使用微調納米孔,Dwyer的研究著眼於兩個樣品,確定它們產生的信號是99%相同,並設計分析技術使用1%的差異來可靠地檢測雜質。

「我們提出的測試大約需要20分鐘,」他說,「並且在臨床相關濃度下工作。」

目標是更快地檢測雜質,直到幾分鐘和幾秒。同時,該設備必須適應可能缺乏技術開發實驗室研究人員專業知識的商業用戶。此外,該工具必須在控制較少的環境中準確執行。

「這是研究開始向開發過渡的地方,我們開始更加細化條件和設備,」Dwyer說。「通常發現是最容易的部分。為最終用戶進行改進需要時間。」

從肝素研究中得出的納米孔就是考慮到這一點而設計的。Dwyer表示,它使用的技術幾乎與幾乎所有消費電子產品中的技術相似,因此已經有一個行業準備大規模生產感測器。

「我們總是試圖考慮消費者市場,」他說。「我們在實驗室做的事情是一回事 - 這是至關重要的 - 但我們如何將其轉化為現實世界?」


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