От микрочипов – к наночипам

Технология визуализации поверхности, известная как метод зонда Кельвина, в сочетании с методом dip-pen нанолитографии дает возможность успешного использования ДНК-наночипов.

Изменение потенциала поверхности после добавления авидина четко показывает, что произошло связывание.

Технология микрочипов широко применяется в генетических и молекулярно-биологических исследованиях. В настоящее время в микрочипах взаимодействие между целевой ДНК и иммобилизованным ДНК-зондом (пришитой к поверхности чипа одноцепочечной молекулой ДНК с известной последовательностью) детектируют при помощи флуоресцентной метки. Современные методы создания микрочипов позволяют наносить различные ДНК-зонды на подложку с субмикронной точностью, однако методы считывания подобной точностью не обладают, поэтому на практике используются ячейки размером около 10 мкм.

Удвоение сигнала при комплементарном связывании образца и ДНК-зонда.

Технология визуализации поверхности, известная как метод зонда Кельвина (Kelvin probe force microscopy, KPFM), дает возможность изучать взаимодействия между биомолекулами, а в сочетании с методом дип-пен нанолитографии (применяемой при создании ДНК-чипов методики нанесения очень маленького количества определенного вещества в микроскопическую ёмкость) представляет собой аналог технологии ДНК-микрочипов. KPFM позволяет надежно детектировать сигнал при размерах ячейки 250 нм. Таким образом, речь идет уже о наночипах, в которых плотность ячеек в тысячу раз больше, чем в современных микрочипах.

В случае некомплементарного образца удвоение сигнала не наблюдается.

В методе KPFM измеряется распределение поверхностного потенциала в исследуемом субстрате. Многие биологические молекулы имеют в своей структуре заряженные участки, например такие, как отрицательно заряженная сахарофосфатная основа молекулы ДНК. При формировании высокоспецифичных комплексов между молекулами происходит перераспределение плотности заряда. Изучая изменение потенциала поверхности образца, можно детектировать взаимодействие между биомолекулами.

Ячейка ДНК-наночипа, изготовленная методом DPN (АСМ).

Asher Sinensky и Angela Belcher из Massachusetts Institute of Technology (США) продемонстрировали, что KPFM является удобным и надежным методом считывания сигнала с белковых или ДНК-наночипов. К достоинствам метода относятся: высокое разрешение (<10 нм), высокая чувствительность (<50 нМ), высокая скорость сканирования образца (>1100 мкм/с), возможность различать специфичные и неспецифичные взаимодействия между молекулами. Метод бесконтактный и не требует использования меток, что особенно важно для биологических систем.

Авторы работы представили две модельные системы, имитирующие основные типы биологических чипов. В первом случае изучали взаимодействие молекулы биотина и гликопротеина авидина, аналогичное взаимодействию «антитело-антиген». Биотин был иммобилизован на золотой подложке методом DPN. Изменение потенциала поверхности после добавления авидина четко показывает, что произошло связывание.

Во втором случае авторы исследовали применимость метода KPFM для детектирования ДНК-гибридизации – явления, лежащего в основе ДНК-чипов. В качестве ДНК-зондов ученые использовали 15-нуклеотидные одноцепочечные ДНК, содержащие фрагменты генов сибирской язвы в одном случае и малярии в другом. Согласно ожиданиям, в обоих случаях наблюдалось удвоение сигнала при добавлении образца ДНК, комплементарного ДНК-зонду, и не наблюдалось в случае некомплементарного.

Хотите прокомментировать?

Кроме того...

Самые захватывающие фотографии северного сияния

Полярное сияние - поразительное явление свечения, наблюдаемое на небе, чаще всего в полярных областях...

Учёные готовятся встретить жизнь в недрах Солнца

Учёные собираются найти генетический код в полярных сияниях. Учёные ищут разум в газопылевых дисках. Учёные...

Загадочный Нептун

История открытия Нептуна похожа на приключенческий роман. Впрочем, истинное открытие самой дальней из исполинских планет произошло 24 августа 1989...

Текущие обсуждения статей

Бионическая рука-протез

Телепортация - фантастика или реальность?

Ученые вывели формулу удачи

Смех не лечит раковых больных

Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания

Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году

Посмотреть весь форум

поиск статей на сайте

Введите фразу, слово или часть слова

Темы этого номера

От микрочипов – к наночипам

Ученым удалось создать стекло из жидкого германия

Японские автопроизводители разрабатывают новую конструкцию водородных двигателей

Ученые успешно испытали лазер для борьбы с вирусами

Японцы создали запрыгивающего робота

Коньки скрестили с утюгом

Начат приём заказов на феноменально экономичный Aptera

В Швеции создали аппарат, отключающий электричество у шумных соседей

Солнечная буря оторвала комете хвост

Сингулярность в чистом виде работает как сильная линза

Хаотична ли Солнечная система?

Японский лунный аппарат сделал фотографии Земли с расстояния 110 000 км

32 оттенка человеческой расы

Высокие технологии сближают людей и делают отношения в семье более доверительными

Темный шоколад против синдрома хронической усталости

Болезнь Альцгеймера щадит добропорядочных и образованных

Каменные "летающие тарелки" в Китае

Инки откармливали детей перед жертвоприношением

Ученые спорят, что ждет планету – глобальное потепление или похолодание

Саблезубые кошки обладали слабым укусом

10 изобретений Леонардо да Винчи, с которыми стало легче жить

Шасси для синтетической жизни

Главные темы / архив

№082 текущий номер Технологии

Биоклиматическое здание

№081	Ядерное оружие

№080	Возможные сценарии конца света

№079	День независимости роботов

№078	Самый высокий мост мира - Millau Viaduct

№077	Разработан сверхзвуковой пассажирский самолёт

№076	Цивилизация майя: от расцвета до заката

№075	Телепортация - фантастика или реальность?

№074	Жизнь по биочасам

№073	Синтетическая молекула вызывает самоубийство раковых клеток

№072	Тесла и его изобретения

№071	Автомобили-роботы уже в городе!

№070	Свет - средство хранения информации

№069	Пациены смогли ощущать протезы

№068	4D система визуализации данных

№067	Первый спиновый транзистор на основе кремния.

№066	Внеземная жизнь. Опыт первый

№065	5 научных причин существования зомби

№064	Безопасный радиоактивный брелок

№063	NASA на Сатурне. Часть первая: чёрная луна с белой изнанкой

№062	Cмерч в музее Mercedes-Benz

№061	NASA создает грузовик для Луны

№060	20 фактов о Всемирной Сети WWW

№059	Эль-Ниньо замедляет вращение Земли

Полный архив выпусков

Человек

32 оттенка человеческой расы
Большинство народов мира – результат разнообразных (в течение многих тысячелетий) контактов, смешений, взаимовлияний. Соответственно, то же самое можно сказать о большинстве из живущих на нашей планете людей
Высокие технологии сближают людей и делают отношения в семье более доверительными
Высокие технологии вывели уровень общения и взаимопонимания между членами семьи на новый уровень
Темный шоколад против синдрома хронической усталости
Группа специалистов из Медицинской школы Халла и Йорка (Hull York Medical School), Великобритания, под руководством профессора эндокринологии Стива Аткина (Steve Atkin), пришла к выводу
Болезнь Альцгеймера щадит добропорядочных и образованных
Добропорядочные люди с высокой степенью самоконтроля, ведущую размеренную жизнь, меньше подвержены риску развития болезни Альцгеймера

Планета Земля

Каменные "летающие тарелки" в Китае
В Китае нашли загадочные каменные "летающие тарелки"
Инки откармливали детей перед жертвоприношением
Антропологи из британского университета Брэдфорда смогли восстановить ритуалы
Ученые спорят, что ждет планету – глобальное потепление или похолодание
Погода в очередной раз сошла с ума. На территории Центральной России стоит небывалая осенняя жара. Метеорологи ждут нового температурного рекорда. А ученые отмечают: вполне возможно
Саблезубые кошки обладали слабым укусом
Саблезубая кошка (Smilodon fatalis), иногда неправильно называемая тигром, обладала сравнительно слабым укусом, что, впрочем, не мешало ей быть сильным и опасным хищником

История изобретений

10 изобретений Леонардо да Винчи, с которыми стало легче жить
Величайший ученый своего времени, Леонардо да Винчи обогатил проницательными наблюдениями и догадками почти все области знания. Но как удивился бы гений, узнай он

Чёрный ящик

Шасси для синтетической жизни
«Геномный колдун» Крейг Вентер хочет запатентовать живой организм

Воля случая

Хотите прочитать про что-то интересное и необычное, что вы наверняка не читали? Тогда этот раздел для Вас! Нажимайте на чёрный прямоугольник, и мы найдём Вам что-то интересное... пока ещё сами не знаем, что!

Технологии

От микрочипов – к наночипам
Технология визуализации поверхности, известная как метод зонда Кельвина, в сочетании с методом dip-pen нанолитографии дает возможность успешного использования ДНК-наночипов
Ученым удалось создать стекло из жидкого германия
Американские химики впервые превратили в стекло чистый металл
Японские автопроизводители разрабатывают новую конструкцию водородных двигателей
Автоконцерн Mazda сегодня сообщил о создании новой технологии автомобильных катализаторов, используемых в перспективных водородных топливных элементах, которые в самое ближайшее время начнут внедряться в автомобили
Ученые успешно испытали лазер для борьбы с вирусами
Инактивация вирусов с помощью фемтосекундных лазеров открывает новые возможности в лечении инфекционных заболеваний

Техника

Японцы создали запрыгивающего робота
Инженеры из Токийского университета (University of Tokyo) создали робота, умеющего прыгать
Коньки скрестили с утюгом
Поступили в продажу хоккейные коньки с подогревом
Начат приём заказов на феноменально экономичный Aptera
Компания Aptera Motors начала приём предварительных заказов на свой экзотический трёхколёсный аппарат, способный побить любой серийный автомобиль по экономичности
В Швеции создали аппарат, отключающий электричество у шумных соседей
В Швеции разработан аппарат, который отключает электричество у соседа в случае, если он слушает музыку или телевизор на полной громкости

Космос

Солнечная буря оторвала комете хвост
Космическими обсерваториями STEREO было зарегистрировано столкновение между материалом солнечного коронарного выброса и веществом из хвоста кометы
Сингулярность в чистом виде работает как сильная линза
Британские и американские учёные обнаружили, что сингулярность в чистом виде будет работать в качестве очень сильного увеличительного стекла
Хаотична ли Солнечная система?
Проявляется ли хаос в движении внешних планет-гигантов в Солнечной системе? Долгое время два разных метода расчета давали противоположные ответы. Американский исследователь, по-видимому, разрешил этот парадокс
Японский лунный аппарат сделал фотографии Земли с расстояния 110 000 км
Первый в Японии лунный аппарат снял Землю с использованием камер высокой четкости изображения