الگودهی با مولکول‌های زیستی در مقیاس نانو

گروهی از محققان اتریشی از راهکار جدیدی برای عامل دار کردن زیستی سطوح و انجام فرایند نانوالگودهی با استفاده از مولکول‌های زیستی بهره برده‌اند.

در بسیاری از کاربردهای مربوط به فناوری
نانو به‌روش نانوالگودهی برای ساخت ابزارها، ساختارها و سطوح مورد استفاده
در کاربردهای مختلف نیاز است. با وجودی که ممکن است این حفرات، برجستگی‌ها،
منحنی‌ها و شیارها با چشم غیرمسلح دیده نشوند، اما اثرات بسیار واضحی
دارند. نانوالگودهی یک کار بسیار ظریف است که تنها با روش‌ها و تکنیک‌های
خاص امکان‌پذیر است. محققان روش‌های نانوالگودهی متنوعی ابداع کرده‌اند که
از آن جمله می‌توان به روش‌های بالا به پایینی همچون نانومُهرزنی و
لیتوگرافی تابش الکترونی یا ماورای بنفش و یا روش‌های پایین به بالایی
همچون نانولیتوگرافی انتقالی و نانوجای‌دهی روی چارچوب DNA یا پروتئین
اشاره کرد.

در روش جدیدی که توسط گروهی از محققان اتریشی ابداع شده است، از راهکار
عامل دار کردن زیستی استفاده می‌شود؛ در این راهکار نانوساختارهای حاوی
کربن با بهره‌گیری از روش رسوب‌دهی بدون رزیست القاشده توسط تابش الکترونی
(EBID) روی سطح نشانده می‌شوند.

این پژوهشگران از میکروسکوپ روبشی الکترونی با تفکیک‌پذیری بالا برای
مطالعه الگودهی EBID استفاده کردند. کل این فرایند که از نوشتن روی سطح با
تابش الکترونی تا جایدهی مولکول‌های زیستی را شامل می‌شود، در تصاویر زیر
نشان داده شده است:

 

 
 
این کار توسط محققان دانشگاه جوهانز کپلر
انجام شده است. این پژوهشگران در مقاله‌ منتشر شده در مجله Nano Letters یک
راهکار نانوالگودهی برای سطوح عامل‌دار زیستی را توصیف کرده‌اند که در آن
کنترل بی‌سابقه‌ای روی برخی ویژگی‌های کلیدی وجود دارد. تباین بالای
بزرگ‌تر از ۱۰۰۰ میان مولکول‌های زیستی پیوندیافته به نقاط هدف و نقاط
غیرهدف و کنترل ۱۰۰۰ برابری در چگالی مولکول‌های زیستی میان نواحی هدف
مختلف در یک آرایه واحد از جمله این ویژگی‌ها محسوب می‌شوند.
 
 
همانگونه که محققان توضیح داده‌اند، این
نتایج شگفت‌انگیز نتیجه ترکیب چهار عنصر اصلی هستند: «ابتدا، استفاده از
فیلم‌های پلی‌اتیلن گلیکولی با چگالی بالا از جذب غیراختصاصی مولکول‌های
زیستی در نواحی غیرهدف روی آرایه مورد نظر جلوگیری کرده و بنابراین مسئولیت
اصلی این فیلم‌ها ایجاد جذب اختصاصی است. دوم، تابش الکترونی روی نواحی هدف
امکان کنترل از راه دور چگالی مولکول‌های زیستی از طریق تغییر دُز تابش
الکترونی را فراهم می‌آورد. سوم، آرایش سطح با استفاده از پروتئین آویدین و
تحت شرایط کنترل شده از نظر pH و pI این روش را به یک راهکار عمومی
عامل‌دار کردن زیستی تبدیل می‌سازد که می‌توان از آن برای تمام انواع
مولکول‌های زیستی که از طریق لیگاند مناسب با آویدین پیوند برقرار می‌کنند،
بهره برد. در نهایت لازم به ذکر است که بسترهای شیشه‌ای پوشیده شده با
پلی‌اتیلن گلیکول-ITO با روش‌های آنالیز نوری حساس کاملاً سازگار هستند».