Разработано устройство для мгновенного измерения масс отдельных молекул

Группа специалистов из Калифорнийского технологического института (США) и Национального института нанотехнологий (Канада) создала масс-спектрометр на основе миниатюрной наноэлектромеханической системы

.

Результаты экспериментов по измерению массы бычьего сывороточного альбумина и β-амилазы

Процесс определения массы молекул в традиционном масс-спектрометре разбит на два основных этапа: сначала проводится ионизация образцов, а затем полученные ионы сортируются по отношению массы к заряду с помощью магнитного или электрического поля. Новая технология позволяет заметно упростить процедуру измерения; в качестве чувствительного элемента авторы использовали резонаторы длиной 2 мкм и шириной 100 нм, которые колеблются с высокой частотой, находящейся в прямой зависимости от их массы. При попадании молекулы на резонатор частота колебаний уменьшается, после чего зарегистрированная величина этого сдвига преобразуется в единицы массы.

В поставленных учеными экспериментах прибор использовался для оценки параметров бычьего сывороточного альбумина (БСА; белок плазмы крови крупного рогатого скота с массой около 66 000 а. е. м.) и β-амилазы (пищеварительного фермента, молекулярная масса которого составляет приблизительно 200 000 а. е. м.). Для получения ионов применялся метод распыления в электрическом поле; установка была настроена таким образом, чтобы за одну минуту на резонатор, колебавшийся с частотой 450 МГц, попадали всего 1–2 протеина.

В опытах с БСА максимальное уменьшение частоты колебаний составило 1,2 кГц, а β-амилаза снижала частоту приблизительно на 3,6 кГц. Величина сдвига зависит от места попадания молекулы на резонатор (падение в центре вызывает наибольшее изменение), поэтому для оценки массы приходится проводить не одно измерение, а около 500. Авторы планируют в ближайшем будущем устранить этот недостаток.

Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Дмитрий Сафин

http://science.compulenta.ru/443989/?…