Forskning kan føre til nye måder at transportere og manipulere molekyler på

En gruppe af forskere på Marshall -universitetet og deres kolleger i Japan forsker, der kan føre til nye måder at flytte eller placere enkeltmolekyler på - et nødvendigt skridt, hvis mennesket en dag håber at bygge molekylære maskiner eller andre enheder, der er i stand til at arbejde i meget små skalaer.

Dr. Eric Blough, medlem af forskerholdet og lektor ved Marshall Universitets Institut for Biologiske Videnskaber, sagde, at hans gruppe har vist, hvordan bionanomotorer kan bruges en dag til at flytte og manipulere molekyler på nanoskalaen.

Deres forskning vil blive offentliggjort i 5. februar -udgaven af ​​forskningstidsskriftet Lille .

"At kunne manipulere et enkelt molekyle under kontrollerede forhold er faktisk en temmelig stor udfordring, "sagde Blough." Det er ikke helt det samme, men forestil dig at prøve at samle en enkelt synål af jorden med en kæmpe dampskovl, og gør det, så du tager nålen og intet andet. Eller, for at sige det på en anden måde - hvordan manipulerer du noget, der er meget lille med noget, der er meget stort? Vi besluttede at prøve at komme uden om dette problem ved at se, om det var muligt at bruge enkeltmolekyler til at flytte andre enkeltmolekyler. "

"Det, vi prøver at kopiere i laboratoriet, er noget, naturen har gjort i millioner af år - celler bruger hele tiden bionanomotorer til at flytte ting rundt, " han sagde.

Blough beskriver bionanomotorer som naturligt forekommende bittesmå "maskiner", der omdanner kemisk energi direkte til mekanisk arbejde. Et nanometer er omkring 1/100, 000 bredden af ​​et menneskehår. En nanomotor er af samme størrelse og fungerer på de mindste små skalaer.

"Vores muskler er et levende bevis på, hvordan bionanomotorer kan udnyttes til at udføre nyttigt arbejde, " han tilføjede.

I laboratoriet, Blough og hans kolleger brugte myosin - et protein, der findes i muskler, der er ansvarligt for at generere muskelsammentrækningskraften - som motor, og actin - et andet protein isoleret fra muskler - som bæreren.

Ved hjælp af en teknik til at lave et mønster af aktive myosinmolekyler på en overflade, de viste, hvordan last - de brugte små perler - kunne fastgøres til aktinfilamenter og flyttes fra en del af overfladen til en anden. For at forbedre systemet, de brugte også aktinfilamenter, de havde samlet sammen.

"Da vi først startede vores arbejde, vi bemærkede, at enkelte aktinfilamenter bevægede sig tilfældigt, "sagde Dr. Hideyo Takatsuki, hovedforfatter af tidsskriftartiklen og en postdoktor i Bloughs laboratorium. "For at kunne transportere noget fra punkt A til punkt B effektivt skal du have en vis kontrol over bevægelsen. Aktinfilamenterne er så fleksible, at det er svært at kontrollere deres bevægelse, men vi fandt ud af, at hvis vi bundtede en flok af dem sammen, filamenternes bevægelse var næsten lige. "

Ud over, holdet viste også, at de kunne bruge lys til at styre filamenternes bevægelse.

"For at et transportsystem fungerer effektivt, du skal virkelig have evnen til at stoppe transportøren for at hente gods, samt midlerne til at stoppe transporten, når du ankommer til din destination, "tilføjede Takatsuki.

For at kontrollere bevægelsen, de valgte at udnytte de kemiske egenskaber ved et andet molekyle kaldet blebbistatin.

"Blebbistatin er en hæmmer af myosin og kan tændes og slukkes med lys, "Blough sagde." Vi fandt ud af, at vi kunne stoppe og starte bevægelse ved at ændre, hvordan systemet blev belyst. "

Ifølge Blough, det langsigtede mål for teamets arbejde er at udvikle en platform til udvikling af en bred vifte af nanoskala transport og sensing applikationer inden for det biomedicinske område.

"Løftet om nanoteknologi er enormt, "sagde han." En dag kan det være muligt at udføre diagnostiske tests ved hjælp af utroligt små mængder prøve, der kan køres på meget kort tid og med en høj grad af nøjagtighed. Konsekvenserne for at forbedre menneskers sundhed er utrolige. "

Blough tilføjede, at selvom deres seneste arbejde er et skridt fremad, der er stadig et stykke vej.

"En række yderligere fremskridt er nødvendige, før bionanomotorer kan bruges til 'lab-on-a-chip' applikationer, "sagde han." Det er et udfordrende problem, men det er en af ​​de store ting ved videnskab - hver dag er ny og interessant. "