Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №11/2003

Немного обо всем, или все о немногом

Наносепаратор молекул жизни

Сейчас «нарезанные» с помощью особых ферментативных катализаторов фрагменты ДНК – вещества наших генов – разводят, используя метод электрофореза. Для этого смесь фрагментов помещают у одного из концов ванночки с гелем (поначалу использовали обычный крахмал или агар). Далее подключают батарею, которая генерирует в системе импульсы электрического тока, и фрагменты ДНК «побежали». При этом скорость их перемещения в электрическом импульсном поле зависит от их длины (массы): чем фрагмент длиннее, тем скорость меньше. Поэтому короткие фрагменты за ночь успевают «убежать» довольно далеко от места старта. Так происходит сепарация фрагментов по их длине, способная очень многое рассказать биологу и биохимику.
Но тратить целые сутки на это! Сегодня подобные скорости стали просто тормозом дальнейшего развития всей биохимии. Вот почему многие ученые ищут пути ускорения процесса разделения фрагментов ДНК. В разных странах предложены два типа нанотехнических устройств, которые разделяют фрагменты ДНК за 1 и 20 минут! В одном используются стеклянные столбики, в правильном порядке выстроенные на поверхности обыкновенного стекла для микроскопического исследования крови. Расстояние между рядами столбиков составляет 50 нанометров, чего вполне достаточно для проникновения фрагментной нити ДНК между ними. Проникшие фрагменты застревают в коридорах стеклянной «колоннады» и не смываются с поверхности стекла. Весь процесс сепарации, как уже отмечено выше, занимает всего лишь 1 минуту.
Для другого типа нанотехнических устройств характерен несколько больший размер, а именно 1 микрон (1 мкм). Его имеют намагниченные микросферы, уложенные рядами в каналах, прорезанных на поверхности обыкновенных чипов, широко применяемых в электронных схемах. При наложении магнитного поля микрошарики встают по 10–15 штук друг на друга вдоль магнитных силовых линий, в результате чего также образуется «колоннада», через которую пропускают ДНК. Сепарация фрагментов осуществляется медленнее, чем в первом типе наноустройств, но любое из них может использоваться многократно. Вполне возможно, что с их помощью можно будет разделять и другие линейные молекулы, например те же биополимеры, что ускорит их химический анализ, а также повысит его разрешающую способность.

Материал подготовил
И.Э.ЛАЛАЯНЦ
(Japan Times, 2002, 28 March, p. 17;
New Scientist, 2002, 6 April, p. 17)