Largos Nanohilos de silicio para caracterizar proteínas

Publicado en Nature Nanotechnolgy, el equipo del laboratorio de bionanomecánica del instituto de microelectrónica de Madrid descubre una nueva aproximación para la fabricación de espectrómetros de masas más sensibles. Capaces de analizar incluso las proteínas más raras expresadas tan solo, por ejemplo en células tumorales. Del orden de zepto gramos (diez a la menos veintiun gramos). Normalmente los resonadores o ‘nanomuelles’ son como trampolines que permiten un grado de libertad vibracional, esto es, permiten la vibración en un sentido, como los trampolines. Si lanzamos un haz de partículas (normalmente ionizadas) contra un resonador, la frecuencia a la que este vibra variará proporcionalmente a la masa de la partícula, lo que nos permitirá conocer la masa de la molécula con mucha precisión. Siempre y cuando la masa del resonador no empiece a ser del orden de magnitud del de la molécula.

Silicon nanowire resonator

Representación esquemática de la vibración bidimensional de un nanohilo de silicio. El haz en tonos rojos representa el haz de un láser que es usado para detectar el diminuto movimiento del nanohilo. Los grupos de esferas blancas representan moléculas que se depositan sobre el nanohilo y que modifican la vibración del nanohilo de acuerdo con las propiedades de las moléculas: masa y rigidez elástica.

La idea es, haces crecer un nanohilo de silicio sobre un sustrato, le enfocas un laser rojo y proyectas sobre él un haz de partículas (que previamente ionizadas y que quieres caracterizar) para que estas se adhieran sobre una parte del nanohilo asimétricamente. La vibración horizontal y vertical cambiada del hilo de silicio nos dará una idea muy precisa de la masa y de la rigidez de las moléculas adheridas.

Los investigadores del CSIC han descubierto y comprobado que si el resonador es un nanohilo de silicio, este permite dos grados de libertad vibracionales, vibra tanto en vertical como en horizontal, cosas de lo nano que permite estados superpuestos. Esto da dos frecuencias distintas que dan un extra de información, acerca las partículas que se proyecten sobre el nanohilo. Su masa y un índice de su rigidez. Si las partículas que se proyectan son proteínas pues es una información muy, muy interesante.

Según Javier Tamayo, investigador de CSIC, “Esto abre la puerta a aplicaciones biomédicas muy relevantes, ya que cada vez resulta más claro que las propiedades mecánicas de los sistemas biológicos, incluidas las proteínas, juegan un papel fundamental en diversos procesos patogénicos tales como los procesos tumorales e infectivos”.

REFERENCIAS

Eduardo Gil-Santos, Daniel Ramos, Javier Martínez, Marta Fernández-Regúlez, Ricardo García, Álvaro San Paulo, Montserrat Calleja y Javier Tamayo. Nanomechanical mass sensing and stiffness spectrometry based on two-dimensional vibrations of resonant nanowires. Nature Nanotechnology. DOI: 10.1038/NNANO.2010.15

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