На стыке наук всегда рождаются новые необычные идеи. Вот и на этот раз специалистам из исследовательского центра адаптивных наноструктур и наноустройств в Дублине (CRANN) пришла в голову идея определять наличие вирусов (биологических объектов) в жидкости посредством измерения физических характеристик микроскопических пластинок.
Эти похожие на маленькие трамплины объекты (длина около половины миллиметра, толщина всего микрометр) сгибаются под действием внешних сил. Измерение частот колебания пластинок позволяет детектировать малейшие изменения в составе среды вокруг них.
Правда, для этого исследуемые частицы (в данном случае вирусы) должны войти во взаимодействие с поверхностью пластин.
Учёные пришли к выводу, что надо бы закрепить на них белки клеточной мембраны, обладающие способностью связывать вирусы. Однако сделать это было не так просто. Во-первых, они никак не хотели присоединяться к пластинам, во-вторых, быстро теряли свою активность (вне клетки). Кроме того, большое количество исследований в этой области проводилось в условиях, далёких от физиологических (на воздухе, а то и вовсе в вакууме), потому и о реальном применении открытия говорить не приходилось.
Группа биологов под руководством Мартина Хегнера (Martin Hegner) и их коллеги из разных стран нашли решение всех проблем.
В качестве подопытной системы был взят белок FhuA из мембраны Escherichia coli. Он связывает вирус T5.
Распыление белка на поверхность пластин тем же методом, которым чернила наносятся на поверхность бумаги в принтере, а также проведение измерений на высоких частотах позволили обойти все вышеописанные трудности (читайте статью в журнале Nature Nanotechnology).
«Нам впервые в мире удалось определить наличие вирусов в растворе с помощью механических методов», — радуется Хегнер.
И небезосновательно. Устройства на основе таких вот пластин будут по размеру не больше коробки для обуви, при этом они позволят установить присутствие вирусов, например, в образцах крови.
Есть новинке и ещё одно применение. Так как изменение физических характеристик пластин происходит из-за изменения формы белков на их поверхности, то детекторы можно будет использовать для тестирования действия лекарств на активность различных протеинов.
Впрочем, на осуществление всех этих проектов понадобится время, «даже учитывая, что у нас в запасе большое количество людских ресурсов», — говорит Хегнер.
Отчасти свой оптимизм учёный объясняет работой в CRANN. «Физика, химия и биология в одном здании – это очень удобно, — говорит он. — Впервые встречаюсь с такими возможностями обмена информацией».
Читайте о другом похожем устройстве, использующем для детектирования ультрамалых объектов наноструны.
