ساخت ابزاری برای ایجاد واکنش میان دو مولکول

محققان مؤسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری موفق به ساخت ابزار جدید و مفیدی
شده‌اند که می‌توان از آن در ایجاد واکنش شیمیایی میان دو مولکول مستقل استفاده
کرد. آنها برای این کار از دانش میکروسیالات (دستکاری سیالات در مقیاس نانو) در
تولید میکروقطره‌ی حاوی تک‌مولکول مورد نظر، استفاده کردند. پس از تهیه‌ی دو
میکروقطره‌ی حاوی مولکول‌های مورد نظر، آنها این دو قطره را با کمک انبرک نوری
با هم ترکیب می‌کنند که با این کار دو مولکول به هم رسیده، واکنش مورد نظر
اتفاق می‌افتد. این روش شرایطی را فراهم می‌کند تا در مقیاس بسیار کوچک بتوان
ابزاری را برای بررسی تک‌مولکول‌ها ایجاد کرد که می‌تواند در مطالعات ترکیبات
آلی مهم نظیر پروتئین‌ها از آنها استفاده کرد.

کارلوس لوپز و کریستین هلمرسون دو تن از محققان مؤسسه‌ی ملی استاندارد و
فناوری، موفق به ساخت ابزار بسیار کوچکی شدند که حاوی کانال ریز ۳۵ میکرومتر
است و آب از آن جریان دارد. آب در حال جریان، درون این کانال به نقطه‌ای می‌رسد
که در آن نقطه، عرض کانال به‌طور ناگهانی کم می‌شود (نقطه‌ی کم‌عرض)، در این
نقطه آب به‌صورت قطره درمی‌آید (این پدیده شبیه حالتی است که شیر آب دارای
ترک‌ریزی است و آب از آن به بیرون به‌صورت قطره‌ای می‌چکد).

اندازه‌ی قطرات ایجادشده کاملاً نزدیک به هم و قابل کنترل است که این امر بستگی
به عرض نقطه‌ی کم‌عرض دارد. با بهره‌گیری از این پدیده، محققان توانستند قطراتی
با قطر یک میکرومتر یا حجم نیم‌آتولیتر (نیم میلیاردیوم یک میلیاردیوم لیتر)
بسازند.

در دهانه‌ی خروجی این ابزار (یعنی جایی‌که قطره ایجاد می‌گردد) هر قطره
می‌تواند با مولکول مورد نظر ترکیب شده، آنها را دربرگیرد. با تنظیم غلظت
مولکول‌های مورد نظر می‌توان تنها یک مولکول را درون قطره قرار داد. این مولکول
درون قطره شناور گشته، آزادانه در آن حرکت می‌کند.

حال با پرتوی لیزر (در انبرک نوری) می‌توان دو قطره را به هم نزدیک کرد و در
نهایت با هم ادغام کرد. با ادغام قطرات، پس از رسیدن دو مولکول به یکدیگر،
واکنش شیمیایی مورد انتظار اتفاق می‌افتد. این واکنش از طریق دوربین موجود در
انبرک نوری قابل رؤیت است. در گام اول، محققان مولکول‌های فلورسانس را با هم
ترکیب کردند و نشر نور را رصد کردند. در آینده‌ی نزدیک آنها درصددند تا
واکنش‌های شیمیایی جالب‌تری را نظیر واکنش میان آنتی‌بادی و عوامل بیماری‌زا یا
اثر دارو روی کروموزوم‌ها بررسی کنند.

محققان قادرند که شکل لیزر را به‌طور دلخواه تغییر دهند؛ بنابراین این امکان
فراهم می‌شود که بتوان آرایه‌ای از قطرات را با لیزر به دام انداخت و این کار
می‌تواند پنجره‌ای را به‌سوی طیف‌سنجی تک‌مولکولی گشاید.