Исследование может привести к новым способам транспортировки и манипулирования молекулами
Исследователи из Университета Маршалла и их коллеги из Японии проводят работу, которая может привести к созданию новых методов перемещения или позиционирования отдельных молекул. Это необходимый шаг для будущего создания молекулярных машин или других устройств, работающих в наномасштабе.
Группа под руководством доктора Эрика Блу продемонстрировала, как в будущем можно использовать бионаномоторы для перемещения и манипулирования молекулами на наноуровне. Их исследование будет опубликовано 5 февраля в журнале Small.
Проблема и подход
Основная сложность — манипулировать одной молекулой в контролируемых условиях, используя инструменты, которые намного больше её. Учёные решили эту проблему, попытавшись использовать отдельные молекулы для перемещения других отдельных молекул, имитируя процессы, которые миллионы лет использует природа в клетках.
Экспериментальная система
В лаборатории в качестве мотора использовали миозин — белок мышц, генерирующий силу сокращения. В качестве носителя («транспортного средства») использовали актин — другой мышечный белок.
- На поверхности создали паттерн из активных молекул миозина.
- К актиновым филаментам прикрепили «груз» — мелкие шарики (beads).
- Показали, что этот груз можно перемещать с одной части поверхности на другую.
Управление движением
Изначально одиночные актиновые филаменты двигались хаотично. Для эффективного транспорта из точки A в точку B необходимо контролировать движение.
- Создание «прямого» носителя: Учёные объединили несколько актиновых филаментов в пучок. Движение таких пучков стало почти прямолинейным.
- Контроль с помощью света: Для остановки и запуска движения использовали свойства молекулы блеббистатина — ингибитора миозина, который можно «включать» и «выключать» светом. Изменяя освещение системы, исследователи могли останавливать и возобновлять движение.
Перспективы
Долгосрочная цель работы — создание платформы для разработки широкого спектра наноразмерных транспортных и сенсорных применений в биомедицине. Это может привести к созданию диагностических тестов, требующих минимального количества образца, работающих быстро и с высокой точностью.
Однако до практического применения бионаномоторов в системах типа «лаборатория-на-чипе» необходимо ещё много усовершенствований.