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Biofísicos criar superfícies antiaderente Ouro e Nanoposts Laser-Safe Ouro

Published on June 16, 2009 at 7:44 PM

Biofísicos longa por um ideal algo material, mais estruturada e menos viscoso do que um copo padrão de superfície para ancorar e biomoléculas posição individual. O ouro é uma possibilidade sedutora, com sua química simples e pela facilidade com que pode ser modelado. Infelizmente, o ouro também tende a ser pegajoso e podem ser derretidos por lasers. Agora, biofísicos na JILA fizeram ouro mais precioso do que nunca, pelo menos como uma ferramenta de pesquisa, criando superfícies antiaderente de ouro e nanoposts laser segura de ouro, um benefício potencial de aprisionamento a laser de biomoléculas.

Os postos de ouro nesta micrografia colorida, com média de 450 nanômetros de diâmetro, são usadas para ancorar biomoléculas individuais, tais como DNA para estudos de suas propriedades mecânicas. A superfície do fundo é de vidro revestidas com uma proteína para evitar que grudem indesejados. Fonte: Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia.

JILA é um instituto comum do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Universidade do Colorado em Boulder.

Uso bem sucedido JILA de ouro na óptica-trapping experiências, relatadas na revista Nano Letters, * poderia levar a um aumento de 10 vezes em número de moléculas individuais estudada em ensaios determinados, de cerca de cinco a 50 por dia, de acordo com o líder do grupo Tom Perkins de NIST. A capacidade de realizar mais experimentos com maior precisão levará a novas descobertas, como descobrir a diversidade nas moléculas aparentemente idênticos, e aumentar a capacidade do NIST para realizar o trabalho missionário, como reproduzir e verificar as medições piconewton escala de força usando DNA, Perkins diz . (A massa de um quilo na superfície da Terra exerce uma força de cerca de 10 newtons. Piconewton A é 0,000 000 000 001 newtons. Consulte "JILA Encontra Falha no modelo que descreve DNA Elasticidade" NIST Bata Tech, 13 de setembro de 2007.)

Perkins e biofísicos outros usam feixes de laser para manipular precisamente, acompanhar e medir moléculas como o DNA, que normalmente têm um final ligado a uma superfície ea outra extremidade conectada a um talão micro-empresas que atua como um "handle" para o laser. Até agora, criando a plataforma para tais experiências tem, em geral envolvidos inespecificamente absorver moléculas frágeis sobre uma superfície de vidro pegajosa, produzindo espaçamento aleatório e, às vezes destruindo atividade biológica. "É como deixar cair um carro em uma estrada de 100 pés para cima e esperando que ele vai pousar pneus para baixo. Se as terras molécula na orientação errada, não vai ser ativo ou, pior, será apenas parcialmente o trabalho ", diz Perkins.

Idealmente, os cientistas querem anexar biomoléculas em um padrão ideal em uma superfície de outra forma antiaderente. Posts de ouro são fáceis de estabelecer em padrões desejados em escala nanométrica. Grupo Perkins 'acompanha o DNA ao ouro com unidades à base de enxofre químico chamado tióis (amplamente utilizado em nanotecnologia), uma abordagem que é mecanicamente mais forte do que as técnicas à base de proteínas de ligação normalmente utilizados em biologia. Os cientistas JILA utilizados seis títulos tiol em vez de apenas uma entre o DNA e os postos de ouro. Estes títulos foram mecanicamente forte o suficiente para suportar alta força de armadilhas laser e quimicamente robusta o suficiente para permitir que a equipe JILA para revestir o ouro que não reagiu em cada nanopost com uma almofada de polímero, que eliminou degola indesejada. "Agora você pode ancorar DNA ao ouro e manter o resto do ouro antiaderente muito", diz Perkins.

Além disso, o nanoposts ouro eram pequenos o suficiente, com diâmetros de 100 a 500 nanômetros e uma altura de 20 nanômetros, que os cientistas poderiam evitar bater os posts diretamente com lasers. "Como água e óleo, tradicionalmente a laser pinças e ouro não se misturam. Fazendo ilhas muito pequenas de ouro, nós posicionados moléculas individuais onde queríamos, e com uma resistência mecânica que permite tipos mais precisos e adicional de estudos ", diz Perkins.

A pesquisa foi suportada por um WM Keck Grant em Ciências da RNA, a National Science Foundation, e NIST.

* DH Paik, Y. Seol, W. Halsey e TT Perkins. Integrar força de uma armadilha óptica com alta nanoposts ouro e um laço de ouro DNA-robusto. Nano Letters. Artigos ASAP (As Soon As Publicável) Data de publicação (Web): 3 de junho de 2009 DOI: 10.1021/nl901404s.

Last Update: 6. October 2011 10:45

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