NIST -teamet går fremad i oversættelse af sprog i nanoporer

National Institute of Standards and Technology forskere er gået et skridt tættere på at udvikle midlerne til en hurtig diagnostisk blodprøve, der kan scanne for tusinder af sygdomsmarkører og andre kemiske sundhedsindikatorer. Teamet rapporterer, at det har lært at afkode de elektriske signaler, der genereres af en nanopore - en "port", der er mindre end 2 nanometer bred i en kunstig cellemembran.

Nanoporer er ikke selv nye; i mere end et årti, forskere har søgt at bruge en nanopore-baseret elektrisk detektor til at karakterisere enkeltstrenget DNA til genetiske sekventeringsapplikationer. For nylig, NIST -forskere vendte deres opmærksomhed mod at bruge nanoporer til at identificere, kvantificere og karakterisere hver af de mere end 20, 000 proteiner kroppen producerer - en kapacitet, der ville give et øjebliksbillede af en patients generelle helbred på et givet tidspunkt. Men mens nanoporer tillader molekyler at komme ind i dem en ad gangen, Det har ikke været let at bestemme, hvilket specifikt individuelt molekyle der lige er gået igennem.

For at løse dette problem, medlemmer af NIST -teamet, der tidligere har udviklet en metode til at skelne både størrelsen og koncentrationen af ​​hver type molekyle, nanoporen indrømmer, har nu besvaret spørgsmålet om, hvordan disse enkelte molekyler interagerer med nanoporen. Deres nye teoretiske model beskriver fysik og kemi for, hvordan nanoporen, træde i kræft, analyserer et molekyle, en forståelse, der vil fremme brugen af ​​nanoporer på det medicinske område.

"Dette arbejde bringer os et skridt tættere på at realisere disse nanoporer som et kraftfuldt diagnostisk værktøj til medicinsk videnskab, "siger Joseph Reiner, der udførte arbejdet med Joseph Robertson, og John Kasianowicz, alle NIST's Semiconductor Electronics Division. "Det føjer til 'Rosetta Stone', der giver os mulighed for at læse, hvilke molekyler der lige er passeret gennem en nanopore."

Ved hjælp af deres nye metoder, teamet var i stand til at modellere interaktionen mellem en bestemt type stort molekyle gennem en nanopores åbning med stor nøjagtighed. Molekylerne var polyethylenglycol (PEG), en velkendt polymer, der danner kæder af varierende længde.

"PEG -kæder kan være meget lange, men hvert link er meget lille, "Kasianowicz siger." Det var en god test, fordi vi ville se, om nanoporen kunne skelne mellem to næsten identiske store molekyler, der kun adskiller sig i længde med få atomer. "

Holdets enhed kunne let skelne mellem forskellige PEG-kæder i forskellige størrelser, og den model, de har udviklet til at beskrive PEG-nanopore-interaktionerne, opmuntrer dem til at tro, at med yderligere indsats de små sensorer kan tilpasses til hurtigt at måle mange forskellige molekyler. "Vi kunne tænkes at bygge en række af mange nanoporer, hver enkelt skabt til at måle et bestemt stof, "Siger Kasianowicz." Fordi hver nanopore er så lille, en matrix med et for hvert protein i kroppen ville stadig være lille. "