Um dia em breve um nanodispositivos biosensoriamento desenvolvido pela Arizona State University pesquisador Wayne Frasch pode eliminar as longas filas nos postos de controle de segurança do aeroporto e revolucionar exames de saúde para doenças como câncer de antraz, e Staphylococcus aureus resistente aos antibióticos (MRSA).
Ainda mais incrível do que o próprio dispositivo, é que ele é baseado em motor de menor do mundo rotativo: um motor biológico mensurado na ordem de moléculas.
Frasch trabalha com a trifosfatase F1-adenosina enzima, mais conhecido como F1-ATPase. Esta enzima, apenas 10 a 12 nanômetros de diâmetro, tem um eixo que gira e produz torque. Esta pequena maravilha é parte de um complexo de proteínas chave para a criação de energia em todas as coisas vivas, incluindo a fotossíntese nas plantas. F1-ATPase quebra trifosfato de adenosina (ATP) em adenosina diphospahte (ADP), liberando energia. Estudos anteriores de sua estrutura e características têm sido a fonte de dois Prêmios Nobel em 1979 e 1997.
Foi através de seu próprio estudo detalhado do mecanismo de rotação do F1-ATPase, que opera como um motor Mazda de três cilindros rotativos, que Frasch concebido de uma maneira de aproveitar esta pequena potência biológicos e casal com aplicações de ciência fora do ser humano corpo.
Um artigo de autoria de Frasch e seus colegas na escola de ASU de detalhes Ciências da Vida a tecnologia que permitiria isso. Sua publicação "detecção de uma única molécula de DNA através de ligações de seqüência-específica entre F1-ATPase motores e sensores de ouro nanorod" foi recentemente publicado na revista Laboratório em um Chip, e destaque na revista Chemical Biology on-line produzido pela Royal Society of Chemistry .
O que Frasch e seus colegas mostram é que a enzima pode ser armado com um sensor óptico (ouro nanorod) e manipuladas para emitir um sinal ao detectar uma única molécula de DNA alvo. Isto é conseguido ancorar um quiescente F1 ATPase-motor a uma superfície. Um único fio de uma molécula de DNA biotinilado de referência é então anexado ao seu eixo. A proteína do marcador, biotina, sobre o DNA é conhecida por se ligar especificamente e firmemente ao avidina glicoproteína, portanto, uma nanorod ouro avidina-revestido é então adicionado. A avidina-nanorod atribui à fita de DNA biotinilado e forma um complexo estável.
Quando uma solução teste contendo um pedaço de DNA alvo é adicionado, este DNA liga-se à vertente de referência complementar único ligado à F1-ATPase. O complexo de DNA, suspensa entre o nanorod eo eixo, forma uma ponte rígida. Uma vez que o ATP é adicionado à solução de teste, os spins F1-ATPase eixo e, com isso, o DNA (agora double-stranded) conectado e nanorod. O rodopio dispositivo de tamanho nano emite um sinal pulsante vermelha que pode ser detectado com um microscópio.
De acordo com Frasch, a rotação discrimina nanodispositivos totalmente montado a partir de nanorods inespecificamente ligados, resultando em um limite de sensibilidade de um zeptomole (600 moléculas). Simplificando, se não está se movendo e piscando, ele simplesmente não é relevante.