Ein neuartiges Nanoaktuatorsystem wurde entwickelt

Anonim

Forscher der Universität Jyväskylä (Finnland) und der Universität Tampere (Finnland) haben zusammen mit BioNavis Ltd (Finnland) ein neuartiges Nanoaktuatorsystem entwickelt, bei dem die Konformation von Biomolekülen durch elektrisches Feld eingestellt und mithilfe optischer Eigenschaften von Goldnanopartikeln untersucht werden kann.

In den letzten Jahrzehnten haben Nanoaktuatoren zur Detektion oder Sondierung verschiedener Biomoleküle großes Interesse auf dem Gebiet der Biomedizin, der Lebensmittelindustrie und der Umweltindustrie geweckt. Um vielseitige Werkzeuge für die aktive molekulare Kontrolle im Nanometerbereich bereitzustellen, haben Forscher der Universität Jyväskylä und der Universität Tampere ein Nanoaktivator-Schema entwickelt, bei dem Goldnanopartikel (AuNP) auf einer leitenden Oberfläche reversibel unter Verwendung elektrischer Felder bewegt werden, während seine Position überwacht wird optisch über Änderungen seiner Plasmonenresonanz. Kräfte, die durch die AuNP-Bewegung auf dem Molekül induziert werden, das das Nanopartikel verankert, können verwendet werden, um ihre Konformation zu verändern und zu untersuchen.

"Verwandte Studien verwenden entweder organische oder anorganische Grenzflächen oder Materialien als Sonden. Unsere Idee war, diese beiden Bereiche miteinander zu verschmelzen, um das Beste aus beiden Welten zu erreichen", sagt Postdoktorand Kosti Tapio.

Mehr Möglichkeiten, Moleküle zu studieren

Laut der aktuellen Studie wurde gezeigt, dass AuNPs, die über Haarnadel-DNA-Moleküle verankert sind, durch das Öffnen und Schließen der Haarnadelschleife eine zusätzliche Diskretisierung in ihrer Bewegung erfahren, verglichen mit der einfachen einzelsträngigen DNA.

"Dieser Befund wird Konformationsstudien zu einer Vielzahl von interessanten Biomolekülen oder sogar Viren ermöglichen", sagt Associate Professor Vesa Hytönen von der Protein Dynamics Group der Universität Tampere.

Neben der Untersuchung der Struktur und des Verhaltens von Molekülen kann dieses Schema auf oberflächenverstärkte Spektroskopien wie SERS erweitert werden, da der Abstand zwischen dem Partikel und der leitenden Oberfläche und damit die Plasmonenresonanz des Nanopartikels reversibel abgestimmt werden kann.

"Nanopartikelsysteme mit abstimmbaren optischen Eigenschaften nach der Herstellung wurden in der Vergangenheit entwickelt, aber typischerweise sind die Abstimmprozesse irreversibel. Unser Ansatz bietet mehr Anpassungsmöglichkeiten und Möglichkeiten, wenn es um die Detektionswellenlängen und -moleküle geht", erklärt Associate Professor Jussi Toppari von der Universität von Jyväskylä.

Die Forschung wurde von der Akademie Finnlands (OMA-programmierbare Materialien) und der Finnischen Kulturstiftung (Central Finland Regional Fund) finanziert. Autoren danken BioNavis Ltd für Ausrüstung und essentielle Expertise in der SPR-Analyse.

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