Vince, Artúr
-11 °C
-1 °C

Élő és szilíciumvilágok között

2006.05.13. 23:45
Európai kutatók biológiai és szilíciumalapú rendszerek közötti összekötő "hidat", mágneses molekuláris kapcsolóként működő nanoaktuátort fejlesztettek. Hiába a biotechnológiai és biofizikai szakértők szkepszise, a pirinyó gép rengeteg nanotech-alkalmazásban játszhat kulcsszerepet.
A nanotechnológia napjaink egyik legkomolyabb tudományos kihívása: a különböző diszciplínákat integráló kutatások élen járnak az innovációban. A speciális követelményeknek megfelelően készített miniatűr ketyerék új piacokat teremthetnek, dinamizálhatják az európai high tech ipart.

DNS-motorok

A 2003 tavaszán indult, e hónapban záruló uniós Mol Switch projekt keretében létrehozott demonstrációs példány bizonyította az ilyen rendszerek működőképességét. Pedig féltek, hiszen fizikai egyenletek alapján a viszkozitás problémát jelenthetett volna, csakhogy a viszkózus erők nanoszinten nem fejtik ki hatásukat.

A projekt sikeresnek bizonyult, a különleges teljesítményre képes kapcsoló jól funkcionál számos DNS-alapú motorral. Az élő sejtek legfontosabb energiaforrásával, az egy adenozin-molekulából és a hozzá kapcsolódó három foszfátcsoportból felépülő adenozin-trifoszfáttal (ATP) "hajtott" szerkezet fel tudja deríteni a DNS-hez kapcsolódó biokompatibilis mágneses nanorészecskék mozgását. Az integrált rendszer először egyszerű molekulák DNS-sorának meghatározásában használható fel. Elektronokat kibocsátó speciális szenzorok állapítják meg, működik-e a biológiai motor, létrejött-e az élővilág és a szilícium közötti kapcsolat.

A híd

A kutatók nanoméretű mikrofluid chipet használtak. A mikrofluidok újdonsága, hogy lehetővé teszik a folyadékok réteges, előre jelezhető áramlását. Az e célul szolgáló csatornák alját Hall-effektusú szenzorokkal szerelték fel. "A Hall-effektus lényege: Ha I intenzitású pozitív x irányba folyó áramot B indukciójú, z irányú homogén mágneses térbe helyezünk, akkor e mágneses tér a pozitív töltéshordozókat negatív y irányba mozdítja el" - írja Beleznay Ferenc (Ismét a kvantált Hall-effektusért! Fizikai Szemle 1999/3, 88. o.)Leírja, miként hat a mágneses mező az elektromos áramra. A hatás meglehetősen pontosan mérhető. Ezek a mérések a biológiai motort elektronikus jelzésekkel kötik össze a szilíciumvilággal.

A DNS-molekula a mikrofluid csatorna aljához rögzül. A DNS-szál lebegő vége mágneses szemcséhez kapcsolódik. Az egyik motort egy speciális proteintípus adja. Jellegzetessége, hogy csak a DNS-bázisok (A, C, G, T) meghatározott sorához kapcsolódik. "Kizárólag a kapcsolódó alapokhoz, azaz pontosan kontrollálhatjuk, hova helyezzük a motort a függőleges DNS-szálon" - magyarázza a projekt koordinátora, Keith Firman (Portsmouth Egyetem).

Mindezek után "benzint", ATP-t juttattak a mikrofluid csatornába. A motor a DNS-szálat a mágneses szemcse felé löki. Utóbbi függőleges irányú mozgását Hall-effektusú szenzor méri. Leegyszerűsítve: megállapítja, hogy ki- vagy bekapcsolt állapotban van.

Korlátlan lehetőségek

Az új aktuátor szinte végtelen potenciális alkalmazással kecsegtet: áramlásirányító elektroncsövek, szivattyúk, motorok, kapcsolók, relék, vezérlők, bioérzékelők_ Molekuláris áramkörök, sőt, molekuláris méretű mechanikus eszközök fejlesztésénél szintén felhasználható. Vagy implantátumokban, az izmok és a külső szerkentyűk közti interfészként. Persze nem azonnal, mert utóbbira optimista becslések szerint is minimum húsz-harminc évet kell várnunk...

Minden bizonnyal a genetikai kutatások alapja, a DNS-szekvenciák, a négy DNS-bázis sorrendjének feltérképezése lesz az egyik legfontosabb alkalmazás. Az eddigi kísérletek sikeresnek bizonyultak. A tesztelt motorok közül az EcoR124I és az FtsK tűnnek ígéretesnek: előbbi flexibilitása, utóbbi gyorsasága nyerte el a kutatók tetszését.

Hamarosan indul az utódprojekt. Kereskedelmi forgalmazásra szánt bioérzékelő termék fejlesztését tűzték ki célként.

Ha már erre járok beugrom

..tényleg ez történt, Palau és Mikronézia szigeteit járva úgy döntöttem, hogy Saipanra is átugrom.

Varázslatos Szicília

Baboci2006 felhasználónk jóvoltából vadonatúj fotók segítségével visszatérhetsz a nyárba!