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Os Pesquisadores Desenvolvem Métodos Para Medir Exactamente o Comprimento de “Nanopores”

Published on April 27, 2010 at 8:20 PM

Usando um par de técnicas exóticas que incluem uma versão da molecular-escala da pesca do gelo, uma equipe dos pesquisadores que trabalham no National Institute of Standards and Technology (NIST) desenvolveu métodos para medir exactamente o comprimento de “nanopores,” os canais minúsculos encontrados nas membranas de pilha. “As réguas moleculars” que descrevem em um paper* recente poderiam servir como uma maneira de calibrar específico nanopores-cujos os diâmetros são em média quase 10.000 vezes menores do que aquele de um ser humano cabelo-para uma variedade de aplicações tais como a análise rápida do ADN.

Os Estudos no NIST e outras instituições de pesquisa mostraram que um único poro da nanômetro-escala em uma membrana fina pode ser usado como “um laboratório diminuto da análise” para detectar e caracterizar moléculas biológicas individuais tais como o ADN ou as toxinas enquanto passam completamente ou obstruem a passagem. Tal sistema podia potencial caber em um único dispositivo do microchip, para uma grande variedade de aplicações. Contudo, fazer o mini-laboratório prático exige uma definição exacta das dimensões e das características estruturais do nanopore.

Gráfico descrevendo como do “o método da pesca gelo” determina a distância através de um nanopore da membrana. Ambas As imagens mostram costas do ADN dos comprimentos conhecidos cobertos por um tampão do polímero (esfera alaranjada) que está sendo conduzido através do nanopore. Se a costa do ADN é por muito tempo bastante a completamente transversal o canal (saiu), “enganchará” um polímero de circulação (esfera verde) no outro lado da membrana e definirá o comprimento dos nanopore. Se não o suficiente, a ponta de prova do ADN saltará fora do poro (direito). Crédito: J. Robertson, NIST

Em experiências novas, os pesquisadores do NIST e a Universidade de Maryland construíram primeiramente uma folha do bilayer da membrana-um do lipido molécula-similar àquela encontrada nas pilhas animais. “Furaram” um poro nele com uma proteína ** projetada especificamente penetrar as membranas de pilha. Quando a tensão é aplicada através da parede da membrana, as moléculas cobradas tais como o ADN único-encalhado são forçadas no nanopore. Enquanto a molécula passa no canal, o fluxo actual iónico está reduzido por uma época que seja proporcional ao tamanho da corrente, permitindo que seu comprimento esteja derivado facilmente.

Se uma corrente é por muito tempo bastante alcançar a parte a mais estreita do nanopore-sabido porque a força do ponto- da pitada do campo elétrico atrás dela empurrará a molécula sobre com o resto do canal. Explorando esta característica, a equipe de NIST/Maryland desenvolveu um método da ponta de prova do ADN para medir as distâncias das aberturas em cada lado da membrana ao ponto de pitada, e por sua vez, o comprimento inteiro do nanopore adicionando as duas medidas junto. As pontas de prova consistem em costas do ADN dos comprimentos conhecidos cobertos em uma extremidade por uma esfera do polímero. A esfera impede que a ponta de prova se mova completamente através do nanopore ao deixar ao ADN a oscilação chain dela livre a estender no canal. Se a corrente alcança o ponto de pitada, a força que conduziria normalmente uma corrente livre do ADN após a junção pelo contrário mantem a ponta de prova no lugar (desde a esfera do polímero “a trava” no extremo oposto) e define a distância ao ponto de pitada. Se a corrente é mais curto do que a distância ao ponto de pitada, estará saltada fora do nanopore, dizendo a pesquisadores que uma corrente do longo-comprimento é necessário medir a distância à diferença.

Os pesquisadores de NIST/Maryland igualmente desenvolveram segundos meios de medir o comprimento do nanopore para confirmar os resultados do “do método único pirulito”. Neste sistema, as moléculas do polímero são permitidas circular livremente na solução encontrada no lado interno da membrana. as pontas de prova Polímero-Tampadas do ADN de comprimentos diferentes são forçadas um de cada vez no nanopore do lado oposto. Se a extremidade da corrente de uma ponta de prova é por muito tempo bastante a completamente transversal o canal, agarrará a posse de uma molécula livre do polímero na solução. Isto define o comprimento do canal.

Adicionalmente, este do “método da pesca gelo” fornece a introspecção na estrutura do nanopore. Porque a corrente do ADN enrola sua maneira completamente, as mudanças na tensão elétrica correspondem a deformar do canal. Esta informação pode ser usada para traçar eficazmente o corredor.

* S.E. Henrickson, E.A. DiMarzio, Q. Wang, V.M. Stanford e J.J. Kasianowicz. Únicos poros de Sondagem da nanômetro-escala com as réguas moleculars poliméricos. O Jornal da Física Química 132, 135101 (publicados 2 de abril de 2010 em linha).

** Alfa-Hemolysin, produzido pelo Estafilococo - bactérias áureas

Last Update: 12. January 2012 22:16

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