Наноинструмент, вдохновлённый усиком шелкопряда, поможет в исследовании болезни Альцгеймера

Исследователи из Мичиганского университета под руководством Майкла Майера разработали улучшенный нанопор — крошечный инструмент в форме туннеля. Его конструкция имитирует структуру усика самца тутового шелкопряда. Технология может продвинуть понимание класса нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.

Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology. В проекте также участвовали Джерри Янг из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Джиали Ли из Университета Арканзаса.

Проблема и решение

Нанопоры — это, по сути, отверстия, «просверленные» в кремниевой пластине. Они позволяют изучать отдельные молекулы или белки, но современные версии легко засоряются, что ограничивает их применение. Команда создала маслянистое покрытие, которое захватывает и плавно транспортирует целевые молекулы через нанопоры. Это покрытие также позволяет с почти атомарной точностью регулировать размер поры.

Как это работает?

«Жидкий липидный бислой» Майера напоминает покрытие на усике самца шелкопряда, которое помогает ему улавливать феромоны самок. Покрытие захватывает молекулы феромонов из воздуха и переносит их через нанотуннели в экзоскелете к нервным клеткам. Новое покрытие служит той же цели — «смазывает» движение молекул.

Применение в медицине

Одно из ключевых направлений исследований Майера — изучение белков, называемых амилоидными бета-пептидами. Считается, что они образуют волокна, поражающие мозг при болезни Альцгеймера. Ранее нанопоры засорялись при попытке наблюдать за процессом их агрегации. Новое покрытие решает эту проблему, позволяя изучать размер, форму и кинетику сборки таких белков. Это может помочь в диагностике и понимании механизмов болезней Паркинсона, Хантингтона и Альцгеймера.

Принцип измерения

В экспериментах чип с нанопорой помещают между двумя камерами с солевым раствором. Молекулы добавляют в одну камеру и пропускают электрический ток через пору. Когда молекула проходит через пору, она изменяет её электрическое сопротивление. По величине этого изменения можно получить информацию о размере, электрическом заряде и форме молекулы.

Перспективы

Благодаря малым размерам и низкому энергопотреблению, нанопоры также могут использоваться для обнаружения агентов биологической войны. Исследование будет представлено в рубрике Research Highlights в одном из будущих выпусков журнала Nature.

Ссылка на публикацию: Статья называется «Controlling protein translocation through nanopores with bio-inspired fluid walls».