همگرایی نانوزیست‌فناوری و الکترونیک برای دستکاری سلول

در هر سلول حداقل 30 هزار ژن تولید می‌شود که فعالیت‌های مختلفی از مرمت بافت‌های آسیب‌دیده تا مقابله با بیماری‌ها را انجام می‌دهند. هر چند که زیست‌شناسی و فناوری در دو قطب مختلف در طیف علم قرار دارند، اما محققان دانشگاه واشنگتون به دنبال ایجاد ارتباط میان این دو هستند تا ابزاری فناورانه ارائه کنند.
در مقاله‌ای که این گروه در نشریه Scientific Report به چاپ رساندند، روشی برای استفاده از پروتئین‌ها به‌منظور اتصال به فلزات ارائه شده است. در این پروژه که به رهبری مهمت ساریکایا انجام شده، یک پپتید مهندسی شده طراحی شده‌است که می‌تواند با خودآرایی به شکل سیم درآید. این نانوسیم‌ها روی سطح دو بعدی قرار گرفته و یک لایه با ضخامت اتمی ایجاد می‌کنند.
ساریکایا می‌گوید: «به‌عنوان مهندس و محقق، چرا باید از پروتئین‌ها که ساختار بزرگی دارند استفاده کرد؟ این کار بسیار دشوار است. بهتر است پروتئین‌های بسیار کوچک طراحی استفاده شود. برای این کار ما پپتیدهای کوچکی سنتز کردیم. پپتیدها واحدهای سازنده پروتئین‌ها هستند.»
این نانوسیم‌ها با خودآرایی از پپتیدها ساخته می‌شوند. روی این پپتیدها اطلاعاتی وجود دارد که می‌توان از آن استفاده کرد؛ برای مثال، این پپتیدها امکان انجام برهم‌کنش شیمیایی نظیر اتصال پروتئین به یک DNA را فراهم می‌کنند.
روی این پپتید، آمینواسیدهای ویژه‌ای وجود دارند که منجر به تشکیل ساختار سه بعدی می‌شوند. همین آمینواسیدها تعیین کننده برهم‌کنش میان این پروتئین با پروتئین‌های دیگر است.
در این پروژه محققان خواص 80 پپتید مهندسی شده را مورد کاوش قرار داده و در نهایت یک پپتید ویژه موسوم به GrBP5 را انتخاب کردند که می‌تواند با گرافن برهم‌کنش داشته باشد. نتایج نشان داد که این پپتید می‌تواند به‌صورت خودبه‌خودی خودآرایی داده و به ساختار منظم نانوسیم شکل در آید. این پپتید روی گرافن قرار گرفته و ابزار زیست الکترونیکی را پدید می‌آورد. بعد از چند جهش روی این پپتید، خواص ابزار الکترونیکی نهایی تغییر می‌کند. این اولین تلاش برای انتقال اطلاعات الکتریکی از گرافن به سلول از طریق پپتیدها است.
این گروه تحققاتی نتایج مشابهی با نیمه‌هادی‌هایی نظیر دی‌سولفید مولیبدن به دست آوردند.