Биологические мембраны как «чернила»: прорыв в нанолитографии
Ученые из Университета Лидса совершили важный шаг в био-нанотехнологии, продемонстрировав, как стабильные липидные мембраны — тонкая «кожа», окружающая все биологические клетки — можно наносить на синтетические поверхности.
Ключевое достижение
Новая техника позволяет использовать липидные мембраны в качестве своеобразных биологических чернил для «рисования» с разрешением 6 нанометров (6 миллиардных метра). Это значительно меньше, чем считалось возможным ранее.
«Это меньше, чем активные элементы самых передовых кремниевых чипов, и открывает возможность с высокой точностью позиционировать функциональные биологические молекулы — например, участвующие в обонянии и других сенсорных функциях — для создания новых гибридных био-электронных устройств», — пояснил соавтор работы профессор Стив Эванс.
Метод: «нанолитография» под водой
Исследователи использовали Атомно-силовую микроскопию (AFM) не только для визуализации, но и для манипуляций — техники нанолитографии.
- Принцип: подобно чернилам в ручке, липидные молекулы («чернила») сначала высушиваются на зонде AFM.
- Инновация: этот метод позволяет «писать» под водой — естественной средой для липидных мембран. Ранее аналогичные попытки в воздухе давали разрешение лишь на уровне микрон (в тысячу раз хуже).
Значение для науки и медицины
Техника имеет фундаментальное значение для изучения мембранных белков, которые:
- Контролируют проникновение веществ в клетки.
- Лежат в основе многих функций (например, обонятельные рецепторы отвечают за запах).
- Являются мишенями для многих лекарств.
«В настоящее время ученые знают структуру лишь небольшой части мембранных белков. Наше исследование прокладывает путь к пониманию структуры тысяч их типов, что позволит разрабатывать новые лекарства и лучше понимать множество болезней», — отметил профессор Эванс.
Перспективы применения
Помимо биологии и медицины, эта технология может революционизировать возобновляемую энергетику:
- В сотрудничестве с Университетом Шеффилда ученые собрали все мембранные белки, необходимые для создания полного аналога системы захвата солнечного света у растений.
- В перспективе это позволит заменять биологические компоненты синтетическими для создания нового поколения солнечных элементов.
«Это часть зарождающейся области синтетической биологии, где инженерные принципы применяются к биологическим частям — будь то захват энергии, создание искусственных носов для ранней диагностики болезней или просто датчика испорченного молока в вашем холодильнике. Возможности безграничны», — заключил профессор Эванс.