光热纳米镊子是一种创新的光学设计方法，它彻底改变了传统的光学技术，可以捕获广泛的纳米颗粒。虽然光热温度场可以用于纳米颗粒的原位调节，但在确定其调节生物纳米颗粒的潜力方面仍然存在挑战。

为了观察光热操作和基于CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)的生物检测的协同效应，研究人员开发了一种由CRISPR驱动的光热纳米镊子(缩写为CRONT)组合。

在《光:科学与应用》杂志上的一篇新报告中，陈佳杰和一个光电工程、生物医学工程和物理学的研究团队通过利用扩散电泳和热渗透流来成功富集DNA功能金纳米颗粒、crispr相关蛋白和DNA链，从而实现了这一目标。

科学家们在光热方案的基础上，在单分子水平上增强crispr相关的单核苷酸多态性检测，引入一种新的基于crispr的方法来观察核苷酸切割。研究人员将这种创新方法作为一种通用的即时诊断、生物光子学和生物纳米技术领域进行了研究。

光镊

1986年，亚瑟·阿什金发明了远程调节纳米物体的光学镊子，并因这一突破性发现和对生物系统的贡献，于2018年获得诺贝尔物理学奖。虽然经典的光镊依赖于光的动量变换，但跨等离子体光学、电场和温度的跨学科组合有效地解决了这一限制。

各种创新的方法已经出现，为粒子分析和调节提供了新的机会。光热纳米镊子利用光诱导的热力学力在微米尺度上以亚微米精度调节纳米颗粒。

与传统光镊相比，光热镊子需要更低的功率密度，使其成为生物检测的有吸引力的替代方案，同时减少了对生物样品的不利光学效应。由于热效应在各种生物过程中起着关键作用，因此可以利用温度场的能力进行实际应用。

该方法可用于调节从微到纳米尺度的生物纳米粒子，包括细菌和活细胞，以及单链和双链DNA分子和蛋白质。

CRISPR与纳米镊子- cront的结合

聚集规律间隔短回文重复序列(CRISPR)系统本身提供了一种非凡的基因编辑工具，该工具也在2020年获得了诺贝尔奖。该方法由crispr相关核酸酶蛋白和靶dna特异性引导RNA组成。

生物物理学家和生物工程师越来越热衷于通过将CRISPR-Cas系统与新的传感模式相结合来提高DNA检测的灵敏度和多功能性。

为了克服现有方法的局限性，Chen及其同事设计了一种普遍适用的光热镊子平台，称为crispr驱动的光热纳米镊子，用于识别生物纳米颗粒，并使用该装置来识别原位DNA分子，而无需核酸扩增。本实验提供10 μL的超低检测量，鉴定单核苷酸多态性，研究遗传多样性、疾病易感性和药物反应，满足未来基因组研究和医学的需求。

工作原理

为了启用CRONT (crispr驱动的光热纳米镊子)，科学家们设计了一个微流体室，在盖板玻璃上沉积了一层薄薄的金膜。当研究小组用激光照射金薄膜时，他们在激光光斑周围产生了一个温度场。科学家们详细描述了CRISPR反应的最佳条件，并使用暗场显微镜开始了dna -金纳米膜共轭物的切割。

他们将聚乙二醇(PEG)的非离子聚合物添加到水溶液中，作为生物表面活性剂，具有优异的生物相容性。

多个纳米颗粒的存在及其不同的热泳迁移率产生了不同的溶质浓度。当溶质与co增加时浓度对co较低者有影响浓度通过渗透压，结果导致相互作用称为扩散泳力。这项系统的调查突出了将CRONT纳入co的潜力诱导生物分子鉴定。

光热结合蛋白质和dna

为了启用crispr驱动的光热纳米镊子，Chen及其同事通过荧光标记研究了蛋白质和dna的聚集行为，其中刚性茎的长度产生聚乙二醇浓度梯度。虽然较高的激光功率并没有因为热渗透流量增大而持续增加积累速率，但单链DNA的积累高于双链DNA。虽然在生物物理学中很少研究蛋白质的积累，但荧光标记的Cas12a蛋白显示出形成轻微环状积累的趋势，激光功率的增加增加了其积累速率。

该团队还对常见的结合蛋白进行了实验，如带有FITC标记的牛血清白蛋白。在光热场的存在下，这种蛋白质的分布仍然是随机的，不受聚乙二醇分子存在的影响。

crispr驱动的光热纳米镊子(CRONT)鉴定核苷酸

Chen和团队注意到与crispr驱动的光热纳米weezer (CRONT)相关的光热场如何为基于crispr的生物检测提供合适的温度，具有富集生物纳米粒子以检测超低浓度DNA的能力，而不是通过检测扩散来单独控制布朗运动。

科学家们包括了CRISPR-12a计划来检查单链环境DNA。CRONT系统在单分子水平上成功地鉴定了dna的单核苷酸多态性，具有很高的灵敏度和特异性。

前景

通过这种方式，陈佳杰及其同事在光热响应膜的边界层中加入了扩散电泳和热渗透流动，展示了一种在纳米尺度上调节crispr驱动的光热纳米镊的新方法。

该方法允许以超低检测量立即实现基于crispr的生物传感。

光学镊子通过基于CRISPR的生物传感系统被赋予DNA识别功能，作为生物分子富集以切割CRISPR复合物的途径。这种由crispr驱动的光热纳米镊子或CRONT系统作为生物医学研究、药物发现和疾病诊断的多功能检测探针，在促进对复杂生物过程的理解方面有着巨大的希望。

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