Созданы нановесы для молекулы

Группе физиков из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) в Пасадене, США, удалось создать удивительный прибор, способный определять вес отдельной молекулы. Это открытие может стать прорывом в масс-спектроскопии — науке, определяющей массу молекулы для ее идентификации. Подробнее об этом открытии можно прочесть на страницах журнала Nature Nanotechnology.

Традиционная масс-спектроскопия исследует вещество путём определения отношения массы к заряду и количества заряженных частиц, образующихся при ионизации вещества. Полученные при ионизации ионы с помощью электрического поля переносятся в масс-анализатор. Там начинается второй этап анализа — сортировка ионов по отношению массы к заряду. Однако эта методика не подходит для гигантских биомолекул, которые весят примерно в миллион раз больше протона. Из-за огромного веса они двигаются настолько медленно, что определить их точный заряд крайне затруднительно. На протяжении более чем 10 лет Майкл Рукс (Michael Roukes) и его коллеги из Калифорнийского технологического института экспериментировали с созданием альтернативы масс-спектроскопии.

Наконец ученым удалось создать устройство, по сути представляющее собой нановесы. Их основным элементом является тончайшая вибрирующая пластинка из силикона длиной в 10 микрометров, подключённая к микроэлектродам. Когда молекула вещества присоединяется к пластинке вследствие физической сорбции, частота колебаний пластинки уменьшается пропорционально массе молекулы. Такие весы способны измерять вес до одной триллионной грамма. Однако точность результатов оставалась относительной, поскольку зависела от того, к какой именно части пластинки прикрепилась молекула. Ученые решили эту проблему, заставив пластинку постоянно переключаться между двумя режимами вибрации. По суммарной картине изменения частот исследователи могут сделать вывод о массе молекулы.

Для проверки работы нановесов исследователи измерили массу наночастиц золота, а затем — человеческих иммуноглобулинов М. Они убедились, что с помощью этого устройства вес молекул можно определить быстро и без предварительной их ионизации. По словам ученых, нановесы могут весьма точно измерять массу молекул, весящих в 1-10 миллионов раз больше протонов — тех, чью массу традиционная масс-спектрометрия определить не может. Эти устройства также можно производить в виде чипов на уже существующих мощностях, в частности, использовать оборудование для производства кремниевых микросхем.

Вопросы, ответы, комментарии