گروهی از محققان آمریکایی توانسته‌اند ترانزیستورهای نانولوله‌ای کربنی را با پروتئین‌های گیرنده بویایی ادغام نموده و یک بینی الکترونیکی برای تشخیص بوهای مختلف تولید کنند.
تولید بینی الکترونیکی با استفاده از نانولوله‌های کربنی
توانایی نانولوله‌های کربنی در کار کردن در شرایط فیزیولوژیکی، حساسیت بالای آنها و اندازه متناسب این مواد برای کار با پروتئین‌های منفرد، این ماده را به یکی از گزینه‌های نویدبخش در زمینه یکپارچه‌سازی مولکول‌های زیستی با ابزارهای نانوالکترونیکی تبدیل ساخته است.
چارلی جانسون، استاد دانشکده فیزیک و ستاره‌شناسی دانشگاه پنسلوانیا می‌گوید: «با وجود پیشرفت‌های زیادی که در این عرصه و با استفاده از پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک محلول صورت گرفته است، یکپارچه‌سازی پروتئین‌های غشایی آمفی‌فیلی که عملکردهای بسیار حیاتی و متنوعی در اُرگانیسم‌های زنده دارند، هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد».
این پروتئین‌ها نقش بسیار مهمی در اُرگانیسم‌های زنده دارند. یکی از گروه‌های بزرگ این پروتئین‌ها، گیرنده‌های جفت‌شده با پروتئین ها(GPCR)G هستند که در بسیاری از بیماری‌ها درگیر بوده و اهداف مهمی برای رسانش هدفمند دارو به‌شمار می‌روند.
کاری که جانسون و همکارانش از دانشگاه‌های دیگر انجام داده‌اند، یکپارچه‌سازی یک ترانزیستور نانولوله‌ای کربنی با پروتئین‌های گیرنده بویایی (یکی از زیرشاخه‌های مهم (GPCRها) است. هدف نهایی این نوع از تحقیقات انتقال ویژگی حسگری مولکول‌های زیستی به ابزارهای الکترونیکی مصنوعی است. در مورد گیرنده‌های بویایی، این تحقیق می‌تواند در نهایت منجر به تولید یک «بینی الکترونیکی» شود که در این صورت دیگر نیازی به استفاده از موجودات زنده (همچون سگ‌ها) در کاربردهایی که به حس بویایی قوی نیاز است (همچون تشخیص مواد مخدر یا مواد منفجره) وجود نخواهد داشت.
یکپارچه‌سازی پروتئین‌های غشایی (مثل گیرنده‌های بویایی) بسیار سخت است، زیرا ویژگی آمفی‌فیلیکی ذاتی آنها امکان بیان، خالص‌سازی و انحلال آنها را با دشواری مواجه می‌سازد. موفقیت این گروه تحقیقاتی می‌تواند تحقیقات در زمینه یکپارچه‌سازی پروتیئن‌های غشایی دیگر با قطعات نانوالکترونیکی را توسعه بخشد.
این محققان برای ساخت این ابزار ابتدا حسگرهای بویایی را از سلول‌ها استخراج کرده و آنها را در دو ساختار نانومقیاس مختلف حل کردند: مایسل‌های digitonin و آرایش‌های غشایی نانومقیاس خودآرای پایدار و مهندسی‌شده به نام نانودیسک‌ها. سپس این گیرنده‌های حل‌شده را از طریق برچسب‌های پلی‌هیستیدینی (Histag)) به ترانزیستورهای نانولوله‌ای با کیفیت بالا که قبلاً توسط نیکل-نیتریلو تری استیک اسید عامل‌دار شده بودند، متصل کردند.
آنها در مقاله‌ای که به‌صورت آنلاین در مجله ACS Nano منتشر شده است، نحوه خالص‌سازی، انحلال و عامل‌دار کردن زیستی را که امکان کنترل ارتباط میان نانولوله‌های کربنی و گیرنده‌های بویایی را فراهم می‌آورد، توضیح داده‌اند.
