Нанопоры, способные распознавать и разделять белки и малые молекулы
Химик из Университета Массачусетса в Амхерсте создал нанопоры, которые могут распознавать и взаимодействовать с определёнными молекулами, активно контролируя их движение через синтетические мембраны. Результаты опубликованы 3 февраля в Nature Nanotechnology.
Принцип работы
Исследовательская группа под руководством С. "Тай" Тайуманавана разработала метод модификации внутренних полостей нанопор различными полимерами. Это позволяет разделять малые молекулы и белки на основе их размера, заряда и гидрофобности (силы отталкивания от воды).
Ключевые преимущества метода:
- Контроль: Использование разных полимеров позволяет управлять взаимодействием молекул с порой и идентифицировать их при прохождении.
- Скорость: Процесс модификации занимает несколько минут.
- Универсальность: Метод позволяет точно контролировать размер пор и создавать внутри них однородный слой с предсказуемыми свойствами.
Экспериментальные результаты:
Разделение по размеру: Использование разных полимеров позволяет создавать нанопоры практически любого размера для эффективного разделения молекул.
Разделение по заряду:
- Поры с отрицательно заряженной внутренней поверхностью быстрее пропускают положительно заряженные молекулы.
- Поры с положительно заряженной поверхностью — отрицательно заряженные молекулы.
Разделение по гидрофобности: Поры, модифицированные гидрофобными полимерами, легче пропускают другие гидрофобные молекулы.
Разделение белков: Метод успешно показал возможность разделения белков по электрическому заряду.
Потенциальные применения: диагностические медицинские тесты, секвенирование ДНК, мембраны для топливных элементов, сенсоры (прохождение единичной молекулы изменяет электрические свойства поры, что можно зафиксировать).
Будущие исследования будут сосредоточены на использовании полимеров с различными функциональными группами для повышения специфичности процесса.