Sähköinen nano-ohjaus biomolekyyleille

Jyväskylän ja Tampereen yliopistojen tutkijat ovat BioNavis-nimisen yrityksen kanssa kehittäneet uudenlaisen nanoaktuaattorin. Sen avulla voidaan ohjata biomolekyylien muotoa sähkökentän avulla ja samalla tutkia niiden muodonmuutosta kultananohiukkasten optisten ominaisuuksien kautta.

Viime vuosikymmeninä on erilaisten biomolekyylien havaitsemisesta sekä tutkimisesta tullut koko ajan tärkeämpää, erityisesti lääketieteessä sekä ruoka- ja ympäristöteollisuudessa.

BSA-proteiinilla suojattuun kultapintaan hiuspinni-DNA:lla kiinnitettyjä kultananohiukkasia ohjataan ulkoisella sähkökentällä. Samalla niiden etäisyyttä pinnasta ja siten myös DNA:n muotoa tarkastellaan optisesti plasmoniresonanssin muutoksen eli värin avulla.

Nyt mahdollisten menetelmien kirjo laajenee molekyylien aktiiviseen kontrolloimiseen. Jyväskylän ja Tampereen yliopistojen tutkijat ovat kehittäneet nanoaktuaattorin, jossa johtavaan pintaan biomolekyylin avulla ankkuroitua kultananohiukkasta liikutetaan pinnaan suhteen sähkökentällä.

Tästä aiheutunut voima muuttaa biomolekyylin muotoa. Liikkeet voidaan havaita hiukkasen optisten ominaisuuksien, eli tässä tapauksessa värin, muutoksesta.

Tutkimuksessa tarkasteltiin yksittäisiä DNA-molekyylejä ja havainnollistettiin kuinka ns. hiuspinnirakenne aiheuttaa merkittäviä rajoitteita sen muodonmuutokseen, verrattuna varsin taipuisaan normaaliin DNA:han.

Molekyylien tutkimisen lisäksi menetelmää voidaan hyödyntää myös niin sanotuissa pintavahvistetuissa spektroskopioissa kuten pintavahvistetussa Raman sironnassa, koska hiukkasen värinkin määräävää plasmoniresonanssia ja siten vahvistettavaa aallonpituutta voidaan säätää sähkökentän avulla.

Tutkimuksen ovat rahoittaneet Suomen Akatemia (OMA – Ohjelmoitavat materiaalit) sekä Suomen Kulttuurirahasto (Keski-Suomen rahasto). Tamperelainen BioNavis mahdollisti tarvittavat plasmonianalyysit tarjoamalla laitteiston ja alan erityisosaamista.

Lisää: K. Tapio, D. Shao, S. Auer, J. Tuppurainen, M. Ahlskog, V.P. Hytönen and J. Toppari, DNA-nanoparticle actuator enabling optical monitoring of nanoscale movements induced by electric field, Nanoscale (LINKKI).

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – vain kerran kuukaudessa (LINKKI)

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!