گروهی از محققان استرالیایی روش جدیدی برای افزایش حساسیت جداسازی مولکولی ابداع کرده‌اند. در این روش جدید از تمرکز گرادیان رسانایی (conductivity gradient focusing) برای تغلیظ و جداسازی همزمان پروتئین‌ها استفاده می‌شود.
جداسازی و تغلیظ پروتئین‌ها با استفاده از یک ابزار نانوسیالی
جداسازی مولکولی در فناوری‌های مختلفی همچون شناسایی عوامل بیماری‌زا و
توالی‌سنجی DNA اهمیت بسیار بالایی دارد. حساسیت روش‌های فعلی که برای این
کار استفاده می‌شوند، برای تشخیص بسیاری از پروتئین‌ها که می‌توانند
نشانگرهای زیستی بیماری‌های مختلف باشند، کافی نیست.
حال دیوید اینگلیس و همکارانش در دانشکده فیزیک دانشگاه مک‌کوآری روش جدیدی
برای افزایش حساسیت جداسازی مولکولی ابداع کرده‌اند. در این روش جدید از
تمرکز گرادیان رسانایی (conductivity gradient focusing) برای تغلیظ و
جداسازی همزمان پروتئین‌ها استفاده شده است. فرایند تغلیظ و جداسازی در یک
کانال عمیق به عمق ۱۲۰ نانومتر و توسط یک میدان الکتریکی صورت می‌گیرد؛ این
کانال یک نمک پایدار و یک گرادیان رسانایی را حمایت می‌کند. نتایج حاصل
نشان می‌دهند که می‌توان پروتئین‌ها را با این روش تا حد شناسایی تغلیظ کرد.
در این کار نشان داده شده است که یک نانوکانال ساده که به محلول‌های
شیمیایی مختلف متصل است، می‌تواند یک گرادیان غلظتی پایدار و قوی میان این
محلول‌ها ایجاد کند. سپس می‌توان از این گرادیان غلظتی برای جداسازی و
تغلیظ انتخابی بهره برد. این فرایندها قبلاً در سامانه‌هایی اجرا شده‌اند
که گرادیان غلظتی را با روش‌های بسیار پیچیده‌تری ایجاد می کنند.
اینگلیس می‌گوید: «ایده اصلی کار ما این است که با قرار دادن مولکول‌ها در
یک نانوکانال و ایجاد یک گرادیان غلظتی می‌توان این گرادیان را بسط داده و
بدین ترتیب مولکول‌ها را از هم جدا کرده و تغلیظ نمود. به‌علاوه، ما به‌جای
تکیه بر قطبش غلظتی، از یک نانوکانال که دو میکروکانال با رسانایی بالا و
پایین را به‌هم وصل می‌کند، بهره بردیم تا یک گرادیان میدان الکتریکی را به
سیستم اعمال نماییم».
همانگونه که در شکل پایین نشان داد شده است، این ابزار از دو میکروکانال به
عمق ۶/۸ میکرومتر تشکیل شده است که توسط ۲۵ نانوکانال به عمق ۱۲۰ نانومتر
به یکدیگر متصل شده‌اند. عرض این نانوکانال‌ها در سمت راست (۶۲ نانومتر)
تقریباً سه برابر عرض آنها در سمت چپ (۲۲ نانومتر) است.
بافرهای نمکی پایین و بالا به‌صورت متوالی و به‌ترتیب از کانال‌های چپ و
راست عبور داده می‌شوند. اینگلیس می‌گوید: «پروتئین‌های مورد نظر به
میکروکانال سمت راست (بافر نمکی بالا) اضافه می‌شوند. نیروهای موئین و
تبخیر در جریان پایین‌دستی به‌صورت پیوسته سیال را با سرعت ۵ نانولیتر در
دقیقه به پیش می‌راند. با وجودی که تبادل بافر از طریق نانوکانال صورت می‌گیرد،
این جریان گرادیان غلظتی نمک را ثابت نگه می‌دارد. یک اختلاف پتانسل مثبت
به الکترود سمت راست (میکروکانال نمکی بالا) اعمال شده و الکترود سمت چپ (میکروکانال
نمکی پایین) به زمین متصل می‌شود. جریان الکترو-اُسمزی بافر را همراه
پروتئین محلول در آن به‌درون نانوکانال رانده و پروتئین‌ها در این قسمت گیر
می‌افتند.
از آنجایی که غلظت پروتئین بسیار کمتر از غلظت نمک است، حضور پروتئین بر گرادیان
تأثیری ندارد.
جزئیات این کار در مجله Angewandte Chemie International Edition منتشر شده است.
