Для решения многих современных технологических задач ученым необходимо научиться наносить объемные биомолекулы на подложки с высокой точностью. Среди множества методов, используемых для получения наноструктур, стоит выделить DPN (dip-pen lithography), прибегнув к которому, исследователям удалось получить множество довольно сложных наноструктур.

Движущей силой метода DPN является диффузия через водный мениск между поверхностью подложки и наконечником АСМ (рис.1).

Рис. 1. Молекулярные чернила диффундируют через водный мениск между иглой кантилевера АСМ и поверхностью подложки. Фотография взята с wikipedia.org.

Однако диффузия больших молекул через такой мениск затруднена. Для преодоления этого затруднения коллектив южнокорейских ученых предложил модифицировать иглу кантилевера, покрыв ее биосовместимым полимером поли(2-метил-2-оксазолином) (PMeOx). Предварительно исходная игла была покрыта инициатором реакции полимеризации мономеров 2-метил-2-оксазолина. Получившаяся игла (рис.2) обладает пористой стурктурой, с размером пор от 50 до нескольких сотен нанометров.

Рис. 2. Схематическое изображение процесса нанесения PMeOx на иглу кантилевера АСМ.

В данной работе авторы статьи для нанесения на подложку использовали аденоассоциированный вируc (AAV), помеченный люминофором, что позволило ученым наблюдать процесс набухания PMeOx, используя флюоресцентную микроскопию (рис.3).

Рис. 3. Фотография, полученная методом флюоресцентной спектроскопии.

Благодаря проникновению раствора с вирусом внутрь пор PMeOx предотвращается его высыхание и денатурация вируса. Основной причиной, позволившей использовать модифицированный зонд кантилевера АСМ, является снижение диффузионного барьера при переносе вируса из нанопористого геля на амино-модифицированную подложку. Отличительной особенностью описываемого здесь метода от DPN-нанесения малых молекул является независимость размера получаемых наноструктур от времени нанесения и влажности воздуха (поэтому для этого метода не требуется бокс). Ученым пришлось использовать иглы разной толщины, чтобы варьировать размер получаемых наноструктур, чего, в свою очередь, легко добиться, варьируя время полимеризации (рис.4).

Рис. 4. a)-c) Иглы, покрытые PMeOx, различной толщины (время полимеризации 2 ч, 30 мин и 10 мин, соответственно). d)-f) АСМ-фотографии наноструктур, полученных соответствующими иглами. Время контакта 1 с.