Материалы портала «Научная Россия»

Ученые предложили новый метод взвешивания наночастиц

Ученые предложили новый метод взвешивания наночастиц
В Массачусетском технологическом институте создана технология, позволяющая взвешивать наночастицы с точностью до одного аттограмма — то есть одной квинтиллионной грамма. Хотя это значение кажется очень далёким от наших повседневных дел, практическая важно

Чуть раньше Скотт Маналис (Scott Manalis) из Массачусетского технологического института (США) представил метод взвешивания отдельных живых клеток в подвешенном микроканальном резонаторе (ПМР), измеряющем массу объекта при его протекании через узкий канал.

Сейчас размеры измеряющей системы были уменьшены в несколько раз, за счёт чего погрешность достигла 0,85 аттограмма, снизившись в 30 раз по сравнению с предшествующим поколением устройства. «Теперь мы в состоянии взвешивать мелкие вирусы, внеклеточные везикулы и большинство искусственно созданных на сегодня наночастиц, используемых в наномедицине», — подчёркивает Селим Олкум (Selim Olcum), один из ведущих авторов работы, посвящённой новым «весам».

Изначально устройство г-на Маналиса имело точность около фемтограмма и было простым микроканалом, прикреплённым к крохотному кремниевому кронштейну. Когда по каналу шла клетка, кронштейн вздрагивал, а поскольку он делал это в маленькой вакуумной полости, его вибрации было не так уж сложно измерить с высокой точностью по частоте дрожания кронштейна, который вёл себя словно трамплин для прыжков в воду. Когда клетка находилась в канале, его колебания имели бóльшую амплитуду и низкую частоту. А когда она «спрыгивала» с «трамплина», кронштейн начинал колебаться мелко и часто, будто настоящий снаряд после того, как от него оторвался прыгун.

Именно этот кронштейн предстояло уменьшить, и в лаборатории Скотта Маналиса его длину довели до 22,5 мкм, а канал и вовсе имел всего 1 мкм в ширину и 0,4 мкм в глубину. Одновременно источник энергии для колебаний кронштейна был изменён с электростатического на пьезокристаллический, имеющий бóльшую собственную амплитуду сигналов и меньший уровень шумов.

Подчёркивается, что система весьма производительна: на взвешивание 30 тыс. наночастиц у неё ушло лишь 90 минут. Более того, для улучшения этого параметра, по словам изобретателей, остались неиспользованные резервы.

Для демонстрации возможностей прибора учёные взвешивали наночастицы, сделанные из фрагментов ДНК, прикреплённых к золотым наносферам; при этом удалось установить, какую долю от итогового значения даёт золото, а какую — ДНК. Но практическое использование «весов» видится куда более широким.

Считается, что внеклеточные биологические наночастицы экзосомы (они же везикулы), способные нести протеины, РНК и другие молекулы, вырабатываемые клетками, могут передавать информацию от одного органа или ткани в другие части тела по определённому маршруту. Пока количественно выявить их роль и передаваемые послания не удавалось в связи с тем, что массу экзосом попросту очень трудно измерить, однако ситуация наконец-то должна сдвинуться с мёртвой точки.

Ну а уже сейчас удалось выяснить, что экзосомы клеток печени и фибробластов (соединительная ткань) имеют совершенно разное распределение масс; это может указывать также на различия в биологических функциях. 

Кроме того, разные виды рака — к примеру, глиобластома (рак мозга) — выделяют в кровь множество экзосом, по концентрации которых можно как вести раннюю диагностику заболевания, так и отслеживать борьбу с ним.

 

Источник: compulenta.computerra.ru

аттограмм вес наночастицы массачусетский технологический институт наночастицы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий