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.
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.
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 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).
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.

Кроме того...
K
...
3D сканер человеческого тела
Компания Philips презентовала свою новую разработку – высокочеткий 3D сканер человеческого тела...
Американские ученые выяснили 9 факторов возникновения рака
Ученые из Гарвардской школы здравоохранения в США...
  • 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
От микрочипов – к наночипам 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
Японские автопроизводители разрабатывают новую конструкцию водородных двигателей
Японские автопроизводители разрабатывают новую конструкцию водородных двигателей 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
Ученые успешно испытали лазер для борьбы с вирусами Ученые успешно испытали лазер для борьбы с вирусами
Инактивация вирусов с помощью фемтосекундных лазеров открывает новые возможности в лечении инфекционных заболеваний
Японцы создали запрыгивающего робота
Японцы создали запрыгивающего робота Японцы создали запрыгивающего робота
Инженеры из Токийского университета (University of Tokyo) создали робота, умеющего прыгать
Коньки скрестили с утюгом
Коньки скрестили с утюгом Коньки скрестили с утюгом
Поступили в продажу хоккейные коньки с подогревом
Начат приём заказов на феноменально экономичный Aptera
Начат приём заказов на феноменально экономичный Aptera 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 создали аппарат, отключающий электричество у шумных соседей 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
Солнечная буря оторвала комете хвост
Солнечная буря оторвала комете хвост 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
Сингулярность в чистом виде работает как сильная линза 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?
Хаотична ли Солнечная система? 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
Японский лунный аппарат сделал фотографии Земли с расстояния 110 000 км Японский лунный аппарат сделал фотографии Земли с расстояния 110 000 км
Первый в Японии лунный аппарат снял Землю с использованием камер высокой четкости изображения
32 оттенка человеческой расы
32 оттенка человеческой расы 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
Темный шоколад против синдрома хронической усталости
Темный шоколад против синдрома хронической усталости 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
Болезнь Альцгеймера щадит добропорядочных и образованных Болезнь Альцгеймера щадит добропорядочных и образованных
Добропорядочные люди с высокой степенью самоконтроля, ведущую размеренную жизнь, меньше подвержены риску развития болезни Альцгеймера
Каменные "летающие тарелки" в Китае
Каменные "летающие тарелки" в Китае Каменные "летающие тарелки" в Китае
В Китае нашли загадочные каменные "летающие тарелки"
Инки откармливали детей перед жертвоприношением
Инки откармливали детей перед жертвоприношением Инки откармливали детей перед жертвоприношением
Антропологи из британского университета Брэдфорда смогли восстановить ритуалы
Ученые спорят, что ждет планету – глобальное потепление или похолодание
Ученые спорят, что ждет планету – глобальное потепление или похолодание 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
Саблезубые кошки обладали слабым укусом 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
10 изобретений Леонардо да Винчи, с которыми стало легче жить
10 изобретений Леонардо да Винчи, с которыми стало легче жить 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
Шасси для синтетической жизни
Шасси для синтетической жизни Шасси для синтетической жизни
«Геномный колдун» Крейг Вентер хочет запатентовать живой организм

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
039