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病毒亦能称重 科学家研制最新仪器为病毒称重http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2004-04-14
美国科奈尔大学研究者们曾经用亚微观装置测出了一个细胞的质量，现在他们又利用微细振动悬梁测量出一个微小的病毒大概重10渺克。1渺克是1尘克的千分之一，1尘克又是1皮克的千分之一，1皮克是1纳克的千分之一，而1纳克是1克的百万分之一。他们发明的亚微观装置，可以测出纳米级的长度(相当于3个硅原子的宽度)，这个装置被称作纳米电子机械系统，或者简称为NEMS。 病毒是一种比细菌更小的病原体，一般一粒病毒的直径只有几十纳米，这么小的东西究竟有多重呢？这个看似简单的问题也花了科学家几十年的时间才得以解决。美国普度大学医学工程系的雷士德·巴西尔博士最近发表了一粒天花疫苗里的牛痘病毒的重量数据，是9.5飞克(1飞克＝千万亿分之一克)。也就是说，至少要堆积1万亿个牛痘病毒，才有一粒米那么大的分量。 在最近的实验中，通过减小NEMS悬梁的尺寸以及将其放置于真空之中，使该装置的灵敏度又上升了一个档次。研究者们用硅和硅的氮化物制造出一个微小的悬梁，好像一个4微米长500纳米宽的跳水板。就如同人站上去跳水板会振动一样，这个小悬梁在电场或者是激光作用下也会产生振动。振动的频率可以通过该装置发出的激光闪烁而测试出来，产生可以分辨的光变化。 物体的振动频率是其众多属性之一。这种微小悬梁的振动范围处在无线电波的频率范围内，即1～15兆赫。因其振动频率很低，所以即使是重量上微小的增加都会产生可以测量出的频率变化。 对于细胞测量，研究者们把悬梁包被于一个可以和大肠杆菌结合的抗体之上，然后把该装置浸浴于包含细菌细胞的溶液中。一些细胞必然会结合到悬梁表面上来，增加的重量就会改变振动的频率。如果正好有一个细胞结合到悬梁上来，就可以测出单个细胞的质量。 同样，抗体也可以和病毒颗粒或者蛋白质相结合。研究者们在悬梁上附着了一些直径50纳米的黄金小点，然后把这些小点置于硫基生物化学反应体系中(自然情况下会与黄金结合)，最终在小点表面形成几百个分子组成的单分子层。研究者们测出这个单分子层的重量是6.3渺克。 科学家们估算出这种装置可以测出的最小质量是0.37渺克。他们认为，通过进一步改良，这个装置可以精确到千分之一渺克(zeptogram)水平。这样的精确程度，完全可以检测和分辨出DNA分子、蛋白质和其他生物分子。最终，该技术将会被用来探测和识别微生物和一些生物活性分子。(安保 整理)
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