Apparaatschema en concentratie-afhankelijke stroomsporen. ASchema’s van de immobilisatie van één aptameer op de CNT en VLG-gecontroleerde diazoniumchemie. Een gewone VLG wordt via een referentie-elektrode in de bufferoplossing aangebracht. Eén enkele functionaliteitssite op de CNT wordt gegenereerd door sp3 toevoeging gecontroleerd door VLG-gedreven vorming van arylradicaal uit een diazoniumzout (FBDP). De aminegroep van een gefunctionaliseerd DNA-aptameer wordt covalent aan de plaats gehecht door een Schiff-basereactie. BRepresentatieve basislijn ID–T spoor van apparaat A na bevestiging van de aptameersonde in fosfaatgebufferde zoutoplossing (pH 7,0). De VLG werd vastgesteld op 200 mV, en a VDS van 25 mV werd toegepast. C–Fvertegenwoordiger ID–T sporen van apparaat A bij verschillende serotonineconcentraties: 0,5 nM (C), 5 nM (D), 50 nm (e), 500 nm (F). De rauwe ID–T sporen (blauwe lijn) worden bedekt met de geïdealiseerde pasvorm, waardoor twee geleidingstoestanden zichtbaar worden (oranje lijn). De histogrammen van ID verdelingen worden weergegeven in de rechterpanelen. GConcentratieafhankelijkheid voor de fractie van de tijd doorgebracht in de lagere geleidingstoestand (Plaag). De percelen van Plaag tegen serotonineconcentraties zijn aangepast aan de Langmuir-isothermfunctie. Gegevenspunten zijn de gemiddelde waarschijnlijkheid van de lage geleidingstoestand, berekend op basis van alle verblijftijden door middel van bootstrapping (Nlaars= 2.000). Foutbalken vertegenwoordigen het 90% betrouwbaarheidsinterval vanaf de bootstrapped gemiddelde waarde van Plaag. Credit: Natuur Nanotechnologie (2024). DOI: 10.1038/s41565-023-01591-0
Onderzoekers hebben een koolstofnanobuis (CNT)-transistor voor molecuulglazen ontwikkeld die gedetailleerd onderzoek van moleculaire interacties mogelijk maakt. Deze innovatieve technologie staat klaar om een nieuwe onderzoeksrichting op het gebied van nanotechnologie en moleculaire biologie te openen.
Kleine deeltjes zoals fijngeladen serotonine en dopamine spelen een belangrijke rol in ons lichaam. Het begrijpen van hun bewegingen en interacties is cruciaal, maar tot nu toe waren er beperkingen bij het vastleggen van hun subtiele interacties.
Met behulp van een CNT ontwikkelde Dr. Lee Yoon-hee, een senior onderzoeker bij de afdeling Biotechnologie van het Convergence Research Institute, een moleculaire onderzoekstransistor, of molecuulbril, met een ongekende gevoeligheid en resolutie. Omdat hij minuscuul is, heeft de CNT een hoge geleidbaarheid en is hij zowel sterk als flexibel. Het observeren van moleculen met een CNT maakt het onderzoek mogelijk van neurotransmitters zoals serotonine en dopamine, die subtiele elektrische ladingen bezitten. Interacties met hun bindende tegenhangers zullen ook waarneembaar zijn.
Het allerbelangrijkste is dat Dr. Lee de nieuw ontwikkelde technologie heeft toegepast om structurele transformatie in vier stadia van aptameerinteractie met kleine serotonine- en dopaminemoleculen vast te leggen, waardoor met succes de complexe en voorheen onbekende interactie tussen aptameer en ligand werd onthuld.
Verwacht wordt dat de onderzoeksresultaten in de toekomst waardevolle hulpmiddelen zullen zijn in de nanomedische en biomoleculaire engineering, en een voorbode zullen zijn van vooruitgang in de uiterst nauwkeurige studie van intermoleculaire interacties.
Dr. Lee verklaarde: “Deze technologie zal een nieuwe horizon openen voor een beter begrip van interacties op molecuulniveau. We streven ernaar de samenleving een nauwkeurige medische technologie te bieden die in staat is biologische systemen op moleculair niveau te controleren en tegelijkertijd de technologische barrières en onderzoekskosten te verminderen. geassocieerd met moleculaire diagnose van ziekten in de toekomst.”
Het onderzoek is gepubliceerd in het journaal Natuur Nanotechnologie.
Meer informatie:
Yoonhee Lee et al., Koolstof-nanobuis-veldeffecttransistors voor het oplossen van de aptameer-ligand-bindingskinetiek van één molecuul, Natuur Nanotechnologie (2024). DOI: 10.1038/s41565-023-01591-0
Tijdschriftinformatie:
Natuur Nanotechnologie
Geleverd door DGIST (Daegu Gyeongbuk Instituut voor Wetenschap en Technologie)
