Создан пинцет для захвата объекта меньше эритроцита

Новый инструмент позволяет перемещать с места на место отдельные органические молекулы, не повреждая их. Это позволит больше узнать о молекуле ДНК, а также вовремя хватать вирусы «за руку» до того, как опасные заболевания вступят в поздние стадии.

Инженеры-электротехники из Университета Вандербильта усовершенствовали существующую технологию захвата мельчайших объектов и создали опто-термо-электродинамический пинцет, который может двигать в пространстве отдельные биомолекулы и белки, не касаясь их напрямую. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, авторы демонстрируют пинцет, который захватывает и поднимает отдельные объекты размером до десяти нанометров, например, молекулу ДНК.

Идея оптического пинцета принадлежит Артуру Эшкину. В 2018 году учёный создал лазерную ловушку, удерживающую объекты очень малых размеров. Работа принесла Эшкину Нобелевскую премию по физике. С помощью сильно сфокусированных лазерных лучей Эшкин смог переместить объекты размером в сотни нанометров, такие как эритроциты — красные кровяные тельца. К сожалению, «клешни» пинцета оказались слишком большими, чтобы управлять отдельными молекулами. Лазерный луч может фокусировать свет только на определенный диаметр — примерно половину длины волны лазера. Для красного света с длиной волны 700 нанометров, пинцет мог фокусироваться и манипулировать объектами с диаметром примерно 350 нанометров или больше.

Вирусы, размеры которых около 100 нанометров, а также молекулы ДНК и белки с габаритами примерно 10 нанометров не могли быть передвинуты с помощью лазерного пинцета Эшкина.

Команда из университета Вандербильта использовала пластину с набором отверстий нанометрового диаметра. К пластине приложили электрическое поле, а её поверхность осветили. В результате возник изменяющийся в пространстве электрогидродинамический потенциал, который быстро улавливал биомолекулы размером менее 10 нанометров. Молекулы при этом находились вне фокуса высокоинтенсивного лазера и не повреждались.

Новый пинцет даст возможность наблюдать за работой ДНК и других биомолекул на беспрецедентно малых масштабах, а также позволит раньше диагностировать болезнь Альцгеймера, которую может запускать вирус герпеса, или другие нейродегенеративные заболевания на самых ранних стадиях.