El nuevo transistor de nanotubos de carbono mejora la sensibilidad y la resolución de los vidrios moleculares

Esquema del dispositivo y trazas de corriente en función de la concentración. un , Esquemas de la inmovilización de un solo aptámero en el CNT y V _LG -Química controlada del diazonio. Una V común _LG se aplica a través de un electrodo de referencia en la solución tampón. Un único sitio de funcionalización en el CNT es generado por sp ³ adición controlada por V _LG Generación de radicales arilo impulsada a partir de una sal de diazonio (FBDP). El grupo amino de un aptámero de ADN funcionalizado está unido covalentemente al sitio mediante una reacción de base de Schiff. b , Línea base representativa I _D –t rastro del Dispositivo A después de conectar la sonda de aptámero en solución salina tamponada con fosfato (pH 7,0). La V _LG se fijó en 200 mV y una V _DS Se aplicó una tensión de 25 mV. c –f , Representante Yo _D –t trazas del Dispositivo A a diferentes concentraciones de serotonina:0,5 nM (c ), 5 nM (d ), 50 nM (e ), 500 nM (f ). El yo crudo _D –t Los rastros (línea azul) se superponen con el ajuste idealizado, revelando dos estados de conductancia (línea naranja). Los histogramas de I _D Las distribuciones se muestran en los paneles de la derecha. g , Dependencia de la concentración para la fracción de tiempo pasada en el estado de conductancia inferior (P _bajo ). Las tramas de P _bajo contra las concentraciones de serotonina se ajustan a la función isoterma de Langmuir. Los puntos de datos son la probabilidad media del estado de baja conductancia calculada a partir de todos los tiempos de permanencia mediante bootstrapping (N _arranque = 2.000). Las barras de error representan el intervalo de confianza del 90% del valor medio inicializado de P _bajo . Crédito:Nanotecnología de la Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01591-0

Los investigadores han desarrollado un transistor de nanotubos de carbono (CNT) para vidrios moleculares que facilita el examen detallado de las interacciones moleculares. Esta innovadora tecnología está preparada para abrir una nueva dirección de investigación en nanotecnología y biología molecular.

Pequeñas partículas como la serotonina y la dopamina finamente cargadas desempeñan funciones importantes en nuestro cuerpo. Comprender sus movimientos e interacciones es crucial, pero ha habido limitaciones a la hora de capturar sus interacciones sutiles... hasta ahora.

Utilizando un CNT, el Dr. Lee Yoon-hee, investigador principal de la División de Biotecnología del Instituto de Investigación de Convergencia, desarrolló un transistor de investigación molecular, o gafas moleculares, con una sensibilidad y resolución sin precedentes. Al ser minúsculo, el CNT tiene una alta conductividad y es a la vez fuerte y flexible. La observación de moléculas con un CNT permitirá examinar neurotransmisores como la serotonina y la dopamina, que poseen cargas eléctricas sutiles. También se podrán observar interacciones con sus homólogos vinculados.

Lo más importante es que el Dr. Lee ha aplicado la tecnología recientemente desarrollada para capturar la transformación estructural en cuatro estados de interacción del aptámero con pequeñas moléculas de serotonina y dopamina, revelando con éxito la interacción compleja y previamente desconocida entre el aptámero y el ligando.

Se espera que los resultados de la investigación sean herramientas valiosas en ingeniería nanomédica y biomolecular en el futuro, presagiando avances en el estudio de alta precisión de las interacciones intermoleculares.

El Dr. Lee afirmó:"Esta tecnología abrirá un nuevo horizonte para comprender más de cerca las interacciones a nivel molecular. Nuestro objetivo es ofrecer a la sociedad una tecnología médica precisa capaz de controlar los sistemas biológicos a nivel molecular y al mismo tiempo reducir las barreras tecnológicas y los costos de investigación. asociados con el diagnóstico molecular de enfermedades en el futuro."

La investigación se publica en la revista Nature Nanotechnology. .

Más información: Yoonhee Lee et al, Transistores de efecto de campo de nanotubos de carbono para resolver la cinética de unión de aptámero-ligando de una sola molécula, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01591-0

Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza

Proporcionado por DGIST (Instituto Daegu Gyeongbuk de Ciencia y Tecnología)

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