Группа исследователей из Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology), бразильского Федерального Университета Пернамбуко (Universidade Federal de Pernambuco) и Университета Райт (Wright State University, Dayton, Ohio) продемонстрировала, что одиночная наноразмерная пора в тонкой мембране может использоваться для детектирования и сортировки полимерных цепей различного размера.

Обычно для исследования и идентификации неизвестных молекул используют метод масс-спектрометрии. Большое количество изучаемых молекул ионизируется и расщепляется на фрагменты, массы которых затем анализируют и получают таким образом «отпечаток пальцев» молекулы. Такие приборы имеют довольно большие размеры. Новая система «одномолекулярной масс-спектрометрии» является недеструктивным методом, способным проводить измерения на отдельных молекулах с помощью устройства, которое может поместиться на одном микрочипе.

Рис. 1. Молекулярная модель нанопоры

Метод основан на использовании двухслойной липидной мембраны, подобной мембранам живых клеток. В мембране с помощью альфа-гемолизина (белок, вырабатываемый бактериями Staphylococcus aureus для проникновения через клеточные мембраны) проделывается отверстие диаметром 1.5 нм. С помощью электрического потенциала в отверстие по одной вводятся заряженные молекулы (например, одноцепочечная ДНК). Во время прохождения молекулы через канал ток ослабляется пропорционально размеру полимерной цепи, что позволяет определить её массу.

В своих экспериментах вместо биомолекул авторы использовали цепочки полиэтиленгликоля (ПЭГ). Различные типы молекул ПЭГ по-разному понижали электрическую проводимость канала, что позволило исследователям различать полимерные цепочки по длине. В контрольном исследовании на высокочистом ПЭГ определённой длины «отпечаток пальцев» контрольного вещества близко совпал с его же сигнатурой в смешанном растворе. По результатам экспериментальных и контрольных исследований удалось провести измерения массы и идентификацию молекул, совпадающие с результатами масс-спектрометрических исследований.

Василий Артюхов