Электрический импульс вызывает высвобождение биомолекул и наночастиц

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали способ использования краткого электрического импульса для высвобождения биомолекул и наночастиц с крошечной золотой "стартовой площадки". Эта техника может в будущем использоваться для дозированной подачи лекарств по команде с чипа, имплантированного в тело. Метод также может быть полезен в химических реакциях, требующих контролируемого высвобождения крайне малых количеств вещества.

Техника была представлена 10 сентября профессором материаловедения и инженерии Питером К. Сирсоном на 232-м национальном собрании Американского химического общества в Сан-Франциско. "Полезную биомолекулу или наночастицу можно представить как воздушный шар, привязанный к поверхности. Мы используем электрический импульс, чтобы перерезать привязь, и он улетает", — пояснил он.

По словам Сирсона, который также является директором Института нанобиотехнологий, этот метод может контролировать высвобождение молекул лекарств, наночастиц, биополимеров (пептидов, белков, ДНК) и белковых комплексов, таких как вирусы.

Для экспериментов использовались золотые электроды, каждый толщиной с человеческий волос, изготовленные по тем же технологиям фотолитографии, что и компьютерные чипы. Золото выбрано из-за хорошей электропроводности и химической инертности.

Чтобы прикрепить молекулу к поверхности, команда использовала длинную цепь углеводородных молекул. Один конец "привязи" был закреплен на электроде связью золото–сера, а на другом находилась целевая биомолекула. Краткий слабый электрический импульс, поданный через провода, разрывал связь между атомами серы и золотой платформой, высвобождая молекулу.

Теоретически эту технику можно интегрировать в биосовместимый имплантируемый чип для высвобождения лекарства внутри пациента по команде.

По сравнению с другими разрабатываемыми методами доставки лекарств (например, микроконтейнерами с растворяющейся крышкой), подход команды Сирсона может иметь преимущества: возможность работы с гораздо меньшими концентрациями и повторного использования системы — после высвобождения молекул на электрод можно прикрепить новые.

Ранее в этом году исследователи сообщили о своей технике в журнале Nano Letters. На процесс подана патентная заявка.