(PhysOrg.com) - Los científicos pueden detectar los movimientos de moléculas individuales usando etiquetas fluorescentes o tirando de ellas en delicadas mediciones de fuerza. pero solo por unos minutos. Una nueva técnica de los investigadores de la Universidad de Rice les permitirá rastrear moléculas individuales sin modificarlas, y funciona en escalas de tiempo más largas.

En el número actual de Nanotecnología , un equipo dirigido por Jason Hafner, profesor asociado de física y astronomía y de química, ha demostrado que las propiedades plasmónicas de las nanopartículas pueden "iluminar" las interacciones moleculares en el límite de una sola molécula de formas que serán útiles para los científicos.

El método de Hafner aprovecha la capacidad de las nanopartículas de metal para enfocar la luz a escalas biomoleculares a través de un efecto llamado resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR). Las nanopartículas de oro finalmente utilizadas en el experimento dispersan la luz en longitudes de onda visibles, que se puede detectar y analizar espectralmente en un microscopio.

"La longitud de onda máxima exacta de la resonancia es muy sensible a pequeñas perturbaciones en el entorno dieléctrico cercano, "dijo la estudiante de posgrado Kathryn Mayer, el alumno principal del experimento. "Al rastrear el pico con un espectrómetro, podemos detectar interacciones moleculares cerca de la superficie de las nanopartículas ".

Hafner discutió por primera vez su progreso en una conferencia de 2006 después de una presentación sobre nanoestrellas de oro que había desarrollado su laboratorio. "Teníamos datos extremadamente preliminares, y yo dije, Quizá lo tengamos. Pensé que estábamos cerca " él recordó.

Lo que llevó tiempo fue encontrar la partícula adecuada. "Empezamos con nanobarras, que no dispersan bien la luz, al menos no las pequeñas nanovarillas que producimos en mi laboratorio. Luego probamos con nanoestrellas y descubrimos que eran muy brillantes y sensibles, pero cada uno tenía una forma diferente y una longitud de onda máxima diferente ".

El equipo se decidió por las bipirámides, 140 nanómetros de largo, Partículas de oro de 10 lados que enfocan la luz en sus puntas afiladas, creando un volumen de detección similar a un halo, "el entorno dieléctrico en el que un espectrómetro puede leer los cambios.

Hafner y sus colegas tomaron prestadas técnicas de química bioconjugada, recubriendo las bipirámides con anticuerpos y luego agregando antígenos que se unen fuertemente a ellos. Luego se aclararon los antígenos. Siempre que uno fue liberado de su vínculo con el anticuerpo bipirámide, los investigadores detectaron un ligero cambio hacia el azul en la luz roja dispersada naturalmente por las bipirámides doradas.

El proceso es "sin etiquetas, "Lo que significa que se está detectando la molécula en sí, en lugar de una etiqueta fluorescente que requiere la modificación de la molécula, Hafner dijo. También, la propiedad dieléctrica que se detecta es permanente, para que las moléculas se puedan rastrear durante más de 10 horas, en comparación con solo minutos con los métodos actuales.

"La capacidad de medir en escalas de tiempo prolongadas abre la posibilidad de estudiar sistemas con una fuerte afinidad en el límite de una sola molécula, como las interacciones lectina-carbohidrato responsables del reconocimiento y la adhesión celular, "Hafner dijo." Otros métodos de una sola molécula basados ​​en la fluorescencia están limitados por el fotoblanqueo, y los basados ​​en mediciones de fuerza están limitados por daños por radiación e inestabilidades mecánicas ".

Es necesario trabajar antes de que LSPR se convierta en un sensor biológico ideal, él dijo. El equipo planea modificar las bipirámides y probará otras partículas.

"Con esta bipirámide, nos pusimos un poco rojos, ", dijo." Es un compromiso. Hazlos largos y realmente sensibles pero tan rojo que no recibimos mucha señal. Hazlos más cortos son algo menos sensibles pero tienes más señal.

"Si podemos aumentar la relación señal-ruido en un factor de dos o tres, creemos que será un método poderoso para la investigación biológica ".

Además de Mayer, Los coautores de Hafner incluyeron a Peter Nordlander, un profesor Rice de física y astronomía y de ingeniería eléctrica e informática, el ex estudiante graduado de Rice Feng Hao, ahora becario postdoctoral en Sandia National Laboratories, y el estudiante graduado de Rice, Seunghyun Lee.