利用一种称为分子自组装的过程，麻省理工学院化学工程师建立了三维抗体阵列，可用作诊断疟疾或结核病等疾病的传感器。

这些传感器包含多达100个堆叠的抗体层，比现有的基于抗体的传感器提供更高的灵敏度，传感器只有一层抗体。

“你在表面上放的抗体越多，你能检测到的分子浓度就越低，”麻省理工学院化学工程副教授布拉德利奥尔森说。“通过将灵敏度提高几个数量级，你可以对生物传感器产生重大影响。”

奥尔森是该研究的高级作者，该研究出现在Angewandte Chemie期刊上。该论文的第一作者是麻省理工学院博士后薛学辉，前博士后Allie Obermeyer也是作家。

分层组装

该团队的新设计方法依赖于一种称为自组装的现象，当热力学相互作用驱动分子构建块采取某些配置时，就会发生这种现象。

在这种情况下，研究人员发现，通过将每种蛋白质连接到聚合物尾部，它们可以强制抗体和其他蛋白质形成层。蛋白质和聚合物相互排斥，因此分子将自身排列在一个结构中，使蛋白质和聚合物链段之间的相互作用最小化。

“因为蛋白质和聚合物结合在一起，它们不能像油和水那样分离。他们只能相互分开一个大约一个分子的距离，“奥尔森说。“如果你在三个方面做到这一点，那么就会得到像聚合物包围的蛋白质圆柱体，或蛋白质和聚合物的交替层。”

奥尔森和他的同事将每种蛋白质连接到称为PNIPAM的聚合物链上。当它们将这些分子的溶液涂覆到表面上时，分子形成含有10到100层蛋白质 - 聚合物结构的薄膜。

提高灵敏度

几年前，奥尔森和他的同事表明，他们可以利用这种技术创造出简单蛋白质的纳米结构阵列，包括绿色荧光蛋白和一种名为mCherry的红色荧光蛋白。这一成功促使他们探索是否也可以创建更大蛋白质的阵列，例如抗体。

“[抗体] IgG具有复杂的结构，”奥尔森说，“四种不同的分子以非常精妙的方式折叠在一起。”