Исследователи создают белковые наномассивы с помощью "перьевой ручки" и электрических полей
Нанобиотехнологии открывают уникальные возможности для изучения биологических материалов с беспрецедентным разрешением. Однако большинство инструментов для нанолитографии созданы для микроэлектронной промышленности и не подходят для чувствительных биоматериалов, таких как ДНК и белки.
Исследователи из Северо-Западного университета продемонстрировали возможность быстрого создания наномассивов белков с помощью инструмента, который они называют наноперьевым зондом (НПЗ).
"НПЗ работает по принципу перьевой ручки, только в гораздо меньшем масштабе, а в роли чернил выступает белковый раствор", — пояснил руководитель исследования Хорасио Эспиноза.
Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), включают демонстрацию:
белковых точек размером менее 100 нанометров
линий шириной менее 200 нанометров
скорость записи — до 80 микрон/сек
Как это работает:
- Каждый чип НПЗ содержит резервуары с "чернилами" (раствором белка).
- Раствор транспортируется к острому зонду через микроканалы.
- Белок осаждается на подложку в жидкой форме, что сохраняет его биологическую функцию.
Ключевая инновация — управление электрическим полем:
- Без поля осаждение белка было медленным и спорадическим.
- Применяя электрическое поле между зондом и подложкой, исследователи получили контроль над процессом.
- Подавая отрицательный потенциал на резервуар, можно удерживать положительно заряженные белки внутри зонда.
- Обращение потенциала позволяет осадить молекулы в нужном месте с высокой скоростью и разрешением.
Для оптимизации процесса команда использовала компьютерное моделирование потока "чернил" в наконечнике зонда.
Перспективы технологии:
Исследования на уровне единичных клеток
Прямое изготовление крупномасштабных массивов наноэлектрических и наноэлектромеханических устройств
Параллельное нанопроизводство, так как возможно изготовление больших массивов таких зондов.
"Мы очень взволнованы этими результатами. Эта техника имеет широкую область применения, и мы развиваем её по нескольким направлениям", — заявил Хорасио Эспиноза.