Сотрудники из университета Калифорнии под руководством нобелевского лауреата по химии 2000 года Алана Хигера разработали новый тип компактных датчиков для определения органических молекул различных типов. Как сообщает PhysOrg со ссылкой на JACS, в качестве примера они продемонстрировали способность сенсора обнаруживать присутствие малых концентраций кокаина в водных растворах.
Для создания датчика исследователи использовали молекулу ДНК, которая способна «сворачиваться» в присутствии молекул кокаина, переходя из развернутой гибкой конформации к свернутой и более жесткой.
К одному из концов такой молекулы химики «пришили» группу, способную претерпевать химическую реакцию под действием электрического тока. Второй конец модифицированных фрагментов ДНК ученые закрепили на поверхности золотой пластины, служащей электродом.
Принцип действия датчика основан на изменении тока восстановления в системе при удалении или приближении к поверхности электрода находящейся на «внешнем» конце молекулы ДНК электрохимической метки. В отсутствиe кокаина цепочки ДНК разворачиваются, и расстояние от метки до электрода велико. Появление молекул наркотика приводит к быстрому (несколько секунд) «сворачиванию» ДНК и повышению электрического сигнала за счет приближения восстанавливаемой группы к электроду. Для регенерации электрода достаточно поместить его на несколько минут в буферный раствор, не содержащий кокаина, и он снова готов к работе.
Кокаин – лишь одно из веществ, для которых можно создать высокоселективные датчики, использующие предложенный американскими учеными принцип работы. Потенциал для использования аналогичных устройств в медицине огромен. В частности, они могут применяться для контроля концентрации в крови пациента таких медицинских препаратов, для которых чрезвычайно важно соблюдать точную дозировку, поскольку даже небольшое превышение дозы может привести к летальному исходу. Среди таких препаратов — иммунодепрессант циклоспорин, а также антибиотики группы аминогликозидов.
Впрочем, только на ДНК-чипах современная молекулярная биология и биохимия не зациклилась. В начале февраля стало известно, что комплекс присоединенных к золотой пластине молекул ДНК можно использовать как «липучку», к которой можно прикрепить все что угодно.
Тогда группа из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета под руководством профессора Рави Чандры продемонстрировала прибор – аналог уже применяющихся в науке ДНК-чипов, но созданный на клеточной основе. Как говорят ученые, они биохимическим путем присоединили к каждой клетке приблизительно 270 тыс. одинаковых одинарных нитей ДНК. Такое присоединение было проведено впервые в мировой биохимии. Далее на поверхности золотой пластины, встроенной в жидкостный чип, исследователи разместили другие одинарные нити ДНК, комплементарные первым. А затем ученые просто соединили комплементарные пары нуклеотидов, и клетки «прилипли» к золотой пластине.
