'Τσιμπιδάκια' από Laser πιάνουν τμήματα του DNA

Από σελίδα PhysicsWeb, 25 Ιανουαρίου 2002

Εξαιρετικά-ακριβή "τσιμπιδάκια λέιζερ" έχουν επιτρέψει στους επιστήμονες να χειριστούν τα μεμονωμένα σκέλη του DNA με πρωτοφανή επιδεξιότητα. Η τεχνική αυτή που επινοήθηκε από τον Ken Hirano του Πανεπιστημίου της Τοκουσίμα στην Ιαπωνία και τους συναδέλφους του μπορεί να συλλάβουν το μόριο του DNA σε ένα επιλεγμένο σημείο της μακράς αλυσίδας του, να το χειριστούν, και να το ελευθερώσουν έπειτα. Μεταξύ άλλων, το εργαλείο αυτό θα μπορούσε να παρεμβάλει απλά μόρια DNA στα κύτταρα, μια κεντρική διαδικασία στη θεραπεία με γονίδια (Κ Hirano και λοιποί 2002 Appl. Phys. Lett. 80 515).

Οι υπάρχουσες μέθοδοι χρησιμοποιούν ένα λέιζερ για να κινήσουν ένα χημικό κομμάτι (θα λέγαμε ότι είναι σαν μια χάντρα) που πρέπει να συνδεθεί χημικά με το τέλος ενός σκέλους DNA. Το πρόσθετο χημικό τμήμα αλλάζει τη χημική σύνθεση του μορίου αλλά δεν μπορεί να αφαιρεθεί, έτσι καθιστά τη προηγούμενη μέθοδο σύνθετη και περιορίζει τις εφαρμογές της.

Αλλά τα 'τσιμπιδάκια' που αναπτύσσονται από την ομάδα Hirano εκμεταλλεύονται τις διηλεκτρικές ιδιότητες των μικροσκοπικών, σαν καουτσούκ, χαντρών, οι οποίες προστίθενται σε ένα διάλυμα των μορίων του DNA, κάθε μια χάντρα περίπου 40 μm σε μάκρος. Για να πιάσουν ένα σκέλος του DNA, οι ερευνητές στρέφουν μια ακτίνα λέιζερ 600 milliwatt επάνω στο επιθυμητό τμήμα ενός επιλεγμένου μορίου.

Το ηλεκτρικό πεδίο της ακτίνας προκαλεί μια διπολική ροπή στις χάντρες - που έχουν διάμετρο 200 nanometres  - και αυτό τις προσελκύει στο κέντρο της ακτίνας του λέιζερ, όπου το πεδίο είναι εντονότερο. Αυτός ο τομέας των χαντρών παγιδεύει το σκέλος του DNA, το οποίο μπορεί έπειτα να τεντωθεί ή και να καμφθεί με την κίνηση της μικροσκοπικής  φάσης στην οποία επικολλάται το διάλυμα. Το μόριο του DNA μπορεί έπειτα να ελευθερωθεί με το κλείσιμο της ακτίνας του λέιζερ.

Εκτός από τη θεραπεία των γονιδίων, αυτή η τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει στους βιολόγους να μελετήσουν τις φυσικές ιδιότητες διαφορετικών μοριακών περιοχών σε ένα ευρύ φάσμα των βιομορίων. Ο Hirano και οι συνάδελφοι του είναι βέβαιοι ότι θα είναι χρήσιμο σε πολλές χημικές και φυσικές εφαρμογές, όπως και στην συμβολική (assembly) γλώσσα των νανομηχανών (micromachines).

"Η δύναμη της παγίδευσης εξαρτάται από τη διαφορά του δείκτη διάθλασης μεταξύ των 'χαντρών' του DNA και του περιβάλλοντος μέσου", είπε ο Hirano, "έτσι η τεχνική μας πρέπει επίσης να λειτουργήσει στα αέρια ή και στα κενά περιβάλλοντα".