Створено нанотрубочний датчик, який може виявляти окремі молекули певних сполук

10 Views Comment Off

Фахівці з Массачусетського технологічного інституту (Massachusetts Institute of Technology, MIT), США, розробили і виготовили зразки перших в своєму роді датчиків, здатних виявляти поодинокі молекули білків та інших складних органічних сполук. Більш того ці датчики справляються зі своєю роботою навіть в тому випадку, якщо шукані молекули заховані усередині живих клітин. Такі датчики, що складаються з хімічно модифікованих вуглецевих нанотрубок, дозволять вченим простежувати навіть найменші відхилення балансу організму від норми, викликані вірусними інфекціями, наприклад, здійснювати пошуки сторонніх речовин в харчових продуктах і використовуватися у виробництві білкових з’єднань для медичної і фармацевтичної промисловості.

У лабораторії професора Майкла Дивно (Michael Strano) свого часу вже був розроблений ряд нанотрубочних датчиків, здатних реєструвати молекули певних сполук. У цих датчиках використовується явище флуоресценції, вторинного випромінювання світла при опроміненні нанотрубок світлом лазера з певними параметрами. Для перетворення нанотрубки в датчик її поверхня покривається короткими ланцюжками молекул ДНК і молекулами органічних сполук, здатних хімічно зв’язуватися з молекулами шуканих сполук. Коли шукана молекула зв’язується з молекулою на поверхні нанотрубки, це призводить до зміни параметрів перевипромінюваного світла, що реєструється високочутливим фотодатчиком.

Однією з великих проблем, які вдалося подолати вченим, була проблема здійснення надійного кріплення молекул-детекторів до поверхні нанотрубок. Всі попередні подібні спроби закінчувалися не дуже вдало через те, що прикріплені різними способами до нанотрубки молекули частково або повністю втрачали свою сприйнятливість (хімічну активність) по відношенню до інших молекул. Дана проблема була вирішена шляхом введення в молекули ДНК спеціальної послідовності, яка виступає в ролі “розпірки”. Ця “розпірка” не дозволяла молекулі контактувати з сусідніми молекулами, що повністю зберігало її початкові хімічні властивості.

Для демонстрації працездатності нової ідеї вчені виготовили датчики на основі сигнального білка RAP1, який був “налаштований” на певний білок, що виробляється вірусом HIV1. Але такий підхід може працювати і по відношенню до будь-якого іншого виду білкових з’єднань.

Для підвищення чутливості процесу виявлення молекул білків використовується матриця з активованих нанотрубок, яка поміщається перед об’єктивом спеціального мікроскопа-камери. І в такому випадку чутливість датчика настільки висока, що для його спрацьовування вистачає єдиної клітини тваринного або рослинного походження, всередині якої ховаються молекули або молекула шуканого білка. Єдиним мінусом даного підходу є те, що чим менша концентрація шуканих білків, тим довше триває процес їх виявлення, і при деяких умовах час виявлення може прямувати до нескінченності.

Вчені вважають, що основною сферою застосування розроблених ними датчиків може стати персоніфікована медицина, в якій використовуються клітини, вилучені у пацієнта. Ці клітини проходять через деякі модифікації, що дозволяють їм боротися із захворюванням, і поміщаються назад в організм того ж самої людини. Нові датчики дозволять стежити за процесами модифікації клітин, що, в свою чергу, дозволить витримувати всі параметри процесу і отримувати на його виході 100-відсотковий гарантований результат.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404