به دام اندازی مولکول‌های زیستی

فیزیک‌دان‌های زیستی JILA سطوح طلایی غیرچسبنده و نانودکل‌های طلایی مقاوم در برابر لیزر ساخته‌اند که قابلیت بالایی برای به دام اندازی مولکول‌های زیستی با استفاده از لیزر دارد.

مدت‌های زیادی است که فیزیک‌دان‌های زیستی به دنبال یک ماده‌ی ایده‌ال برای گرفتن و جابه‌جایی مولکول‌های زیستی و قرار دادن آنها در محل مورد نظر می‌گردند (چیزی مثل شیشه با نظم ساختاری بیشتر و چسبندگی کمتر). طلا به دلیل دارا بودن شیمی ساده و آسان بودن الگودهی آن، یک کاندیدای جذاب است. متأسفانه طلا نیز تمایل به چسبندگی داشته و توسط لیزر ذوب می‌شود. حال فیزیک‌دان‌های زیستی JILA سطوح طلایی غیرچسبنده و نانودکل‌های طلایی مقاوم در برابر لیزر ساخته‌اند که قابلیت بالایی برای به دام اندازی مولکول‌های زیستی با استفاده از لیزر دارد. بدین ترتیب حداقل به عنوان یک ابزار تحقیقاتی ارزش طلا را افزایش داده‌اند.

JILA یک موسسه تحقیقاتی مشترک میان موسسه استاندارد و فناوری (NIST) و دانشگاه کلرادو در بولدر است.

مطابق گفته تام پرکینز از NIST، استفاده موفقیت‌آمیز از طلا در آزمایش‌های به دام اندازی اُپتیکی، می‌تواند تعداد تک‌مولکول‌هایی را که در آرایه‌های مشخص قابل مطالعه هستند، تا ۱۰ برابر افزایش داده و آنها را از حدود ۵ به حدود ۵۰ عدد در روز برساند. پرکینز می‌افزاید توانایی انجام آزمایش‌های بیشتر با دقت بالاتر منجر به اکتشافات جدیدی همچون شناسایی تنوع در مولکول‌های به ظاهر یکسان گردیده و توانایی NIST را در انجام کارهایی همچون اندازه‌گیری‌های تکرارپذیر نیروهای پیکونیوتنی با استفاده از DNA و تأیید آنها را افزایش می‌دهد.

پرکیتز و فیزیک‌دان‌های زیستی دیگر از لیزر برای دستکاری، ردیابی و اندازه‌گیری مولکول‌هایی همانند DNA بهره می‌برند. به طور معمول یک سر این مولکول‌ها به یک سطح متصل بوده و در سر دیگر آن یک دانه میکرومتری قرار دارد که به عنوان «دسته» برای لیزر عمل می‌کند. تا به حال انجام چنین آزمایش‌هایی شامل جذب غیراختصاصی مولکول‌های ترد و شکننده روی یک سطح شیشه‌ای چسبنده بوده است که منجر به ایجاد فاصله‌های اتفاقی و غیریکسان و در برخی موارد از بین رفتن فعالیت زیستی می‌شد.

پرکینز می‌گوید: «این کار شبیه انداختن یک ماشین از ارتفاع ۳۰ متری روی یک جاده است و اینکه انتظار داشته باشیم ماشین روی چرخ‌هایش به زمین بیافتد. اگر مولکول مورد نظر با جهت‌گیری مناسب روی سطح قرار نگیرد، غیر فعال شده و یا بدتر، به صورت ناقص فعالیت خواهد کرد».

ایده‌ال دانشمندان این است که مولکول‌های زیستی در یک الگوی بهینه روی یک سطح غیرچسبنده متصل شوند. قرار دادن دکل‌های طلا منطبق بر یک الگوی نانومقیاس راحت است. گروه پرکینز DNA را با استفاده از گروه‌های تیولی به سطح طلا متصل نمودند. آنها به جای استفاده از یک پیوند، از شش پیوند تیولی برای اتصال هر مولکول DNA روی سطح بهره بردند. پرکینز می‌گوید: «حال می‌توانید DNA را به طلا متصل نموده و باقی سطح طلا را غیرچسبناک نگهدارید».