poleca:
Wykrywanie zmian w
przesyłaniu światła (promieniowania elektromagnetycznego) stanowi
podstawę działania wszelkich przyrządów optycznych, od prostych
mikroskopów świetlnych po skomplikowane nanoukłady optyczne. Naukowcy
poczynili znaczne postępy w tworzeniu zintegrowanego układu
laboratoryjnego wykorzystującego zmiany transmisji indukowane obecnością
pojedynczej cząsteczki DNA.
Dzięki wsparciu UE dla projektu PLASBIORES badacze rozwijają
sprawdzoną technologię produkcji układów zintegrowanych z wykorzystaniem
procesów w skali płytki krzemowej. Umożliwi to wykonanie nanokanału
wyposażonego w nanoantenę plazmonową na układzie mikrofluidycznym, a tym
samym opracowanie przełomowej metody wykrywania.
Wykorzystując techniki litografii z odciskiem bezpośrednim, badacze
mogą wytwarzać wielofunkcyjne i wielowymiarowe kanały nanofluidyczne w
jednym kroku trwającym tylko kilka minut, w dodatku bez specjalnego
wyrównywania. Rozwinięto też technologię integracji elementów
plazmonowych w postaci nanoanten plazmonowych wykonanych z nanotrójkątów
wypełnionych złotem. Elementy te samoczynnie układają się równo z
nanokanałami. Dostęp cieczy umożliwiają cztery otwory nawiercone na
końcach mikrokanałów. Uzyskany układ polimerowy zostanie następnie
połączony ze szkiełkiem przykrywkowym w celu szczegółowego zbadania.
Nanoanteny plazmonowe są obecnie przedmiotem intensywnych badań,
gdyż działają one w sposób podobny do anten radiowych, lecz na znacznie
wyższych częstotliwościach. Gdy światło wchodzi w interakcje z
nanocząsteczkami metalu, w tym przypadku złota, indukuje kolektywne
oscylacje elektronów przewodzących. Te z kolei można wykorzystać do
różnych przydatnych celów. Badacze z projektu PLASBIORES wykorzystują
efekt powstawania punktów zwiększonego natężenia na powierzchni
nanocząsteczki do wykrywania pojedynczych cząsteczek DNA.
Nanokanały i nanoanteny zostały dotąd przetestowane osobno.
Nanoanteny pozwoliły uzyskać niezwykłe wzmocnienie sygnału — w
przybliżeniu 104 razy większe niż w przypadku niestrukturyzowanej
powierzchni ze złota. Pojedyncze cząsteczki DNA zostały pomyślnie
wprowadzone do nanokanałów i rozciągnięte metodą elektroforezy na
długość wynoszącą 89% długości przewidzianej teoretycznie. Jest to jeden
z najlepszych wyników rozciągania w dotychczasowej historii badań nad
pojedynczymi cząsteczkami w nanokanałach.
Wstępne wyniki są bardzo obiecujące. Tworzone urządzenie przenośne
będzie jedyne w swoim rodzaju i powinno mieć ogromny wpływ na
zastosowania medyczne, szczególnie w placówkach opieki zdrowotnej.
Pozwoli też ulepszyć metody stosowane w monitorowaniu środowiska i wielu
innych dziedzinach zajmujących się cząsteczkami biologicznymi.
