Исследователи из Южной Кореи разработали способ введения окрашенных меток в биологические молекулы. Частицы-метки, напоминающие микроскопические игральные кости, характеризуются особого рода узором из окрашенных пятен, дающих для каждого типа метки уникальные «отпечатки пальцев» в спектре.

Новые метки также могут вращаться под действием магнитного поля, что позволяет их использовать как мини-мешалки для ускорения химических реакций.

Введение меток особенно важно для разработки новых лекарственных препаратов – введение метки является наиболее эффективным методом обнаружения самых активных молекул во время глубокого скрининга активности. С помощью такого скрининга при анализе активности обычно в ходе одной процедуры анализа одновременно изучают тысячи соединений. Введение особых флуоресцентных меток в каждое из веществ позволит безошибочно определить, какой кандидат успешно «поразил молекулярную мишень».

Рис. 1. Могут быть получены микрочастицы различной формы, в которых особого рода узор из окрашенных пятен, даст для каждого типа метки уникальную спектральную картину. (Рисунок из Nature Materials, 2010, DOI: 10.1038/nmat2815).

Возглавлявший исследование Сунгхун Квон (Sunghoon Kwon) из Национального Университета Сеула отмечает, что секретом получения новых частиц являются «магнитные частицы», разработанные в его группе в прошлом году. Эти чернила изготавливают из смеси полимера, чувствительного к ультрафиолетовому излучению и магнитных нанокристаллических кластеров, отражающих свет с определенной длиной волны в зависимости от приложенного магнитного поля.

При изменении напряженности магнитного поля чернила изменяют окраску, и в комбинации с оптической литографией, ультрафиолет может «заморозить» цвет на незначительных областях наночастицы. В результате такого процесса можно получать цветные пятна размером 5 нм на частице размером 200 нм, образование такого пятна происходит менее, чем за секунду.

Новые метки значительно увеличивают количество уникальных меток для идентификации веществ, увеличивая количество возможных комбинаций «молекулярных штрих-кодов» с тысячи до миллиарда. Однако, по словам Квона, увеличение количества комбинаций не является единственным преимуществом новых меток – эти метки могут ускорять химические реакции.

Квон поясняет, что поскольку новые метки содержат магнитные наночастицы, они могут вращаться под действием переменного магнитного поля. Исследователи из группы Квона установили, что применение новых меток в качестве «микромешалок» позволяет ускорить реакцию в 10 раз – такой процесс может применяться в процессе секвенирования ДНК, где для введения меток в образцы и слежения за ними требуется большое количество меток.

Исследователи из Сеула также предполагают, что их методика может быть использована для введения характеристических меток в продукты массового потребления с целью предотвращения их подделки.

Роберт Уилсон (Robert Wilson), специалист по введению наноразмерных меток из Университета Ливерпуля заинтересован результатами работы корейских коллег, однако подчеркивает, что для использования нового подхода на практике его еще необходимо модифицировать. В настоящее время частицы еще слишком велики для применения в исследовании биологических систем, в которых предпочтительнее использовать частицы с диаметром 10, а не 200 нм.

По материалам