|
Можно ли писать бактериями?
|
|
09 октября 2012 года, 11:39 | Текст: Роман Иванов
|
|
|
|
Для того чтобы научиться «писать» бактериями, специалисты из Корейского национального института транспорта (Южная Корея) адаптировали технику, позволяющую писать протеинами, полимерами и другими наноразмерными молекулами.
|
|
|
|
Перьевая нанолитография использует иглу («перо») атомно-силового микроскопа (АСМ) для нанесения молекул («чернил») в определённые точки на поверхности субстрата. Вначале игла микроскопа погружается в раствор, содержащий желаемые молекулы. Затем при сближении иглы и субстрата возникает водный мениск шириной менее 1 мкм, через который молекулы, содержащиеся в растворе, диффундируют на поверхность субстрата. Технология широко используется для создания рисунков (не художественных, конечно) молекулами ДНК, небольшими полимерами и другими молекулами, длина которых не превышает 100 нм. Но вот микронные бактерии явно не вписываются в размеры водяного мениска, что критически важно для перьевой нанолитографии.
|
|
|
|
Кому нужно это «бактериологическое письмо»? Как ни странно, всем. Адаптация перьевой литографии к бактериальному применению позволила бы учёным легко создавать высококачественные биосенсоры и иные биоустройства, основанные на точнейшем позиционировании рабочих микробов. Но стандартная игла АСМ и водные растворы, увы, не позволяют использовать этот простой метод в случае бактерий. Потому корейские учёные пошли путём Александра Македонского и вместо бесплодных попыток развязывания гордиева узла отбросили всё старое и разработали новую иглу и жидкость, которые позволили бы удерживать микроорганизмы. Подробнее о предпосылках и результатах работы читайте в Journal of the American Chemical Society.
|
|
|
|
В первую очередь исследователи покрыли АСМ-иглу слоем поли(2-метил-2-оксазолина) — полимером, способным образовывать гидрогели. Гидрогель в данном случае выступает в роли губки, расширяющейся при втягивании в себя больших частиц, таких как вирусы и бактерии. Именно этот гель и был использован вместо узенького водного мениска для установления диффузионного контакта с субстратом. К тому же в силу высокой гидрофильности гель отталкивает биомолекулы, способствуя транспорту вирусов и бактерий на поверхность субстрата.
|
|
|
|
Кроме того, нужно было найти способ, позволяющий избежать высыхания и смерти бактерий во время «письма». Для этого пришлось разработать специальные «чернила», переносящие и сохраняющие живые бактерии. Учёные применили смесь глицерина, имеющего высокую температуру кипения (для предотвращения испарения), и водный раствор трицина — аминокислоты, ускоряющей перенос бактерий на подложку. Контроль количества переносимых бактерий осуществляется простым варьированием соотношения глицерин — трицин. Дело в том, что это соотношение определяет вязкость «чернил», а более вязкие чернила, как было экспериментально установлено, удерживают больше бактериальных клеток на игле и тем самым способствуют переносу большего их числа в каждую точку поверхности.
|
|
|
|
Для демонстрации работоспособности созданной системы авторы применили два сорта чернил — с 10 и 20% глицерина. Оба смешивались с флюоресцентными бактериями E. coli. Бактерии маркировались сразу двумя типами лейблов — зелёным красителем, светящимся только в том случае, если стенки бактериальных клеток не повреждены, и красным, флюоресцирующим при разрыве клеточных мембран и смерти клеток.
|
|
|
|
Использование чернил с повышенным содержанием глицерина привело к формированию 13-микрометровых пятен на поверхности функционализированного аминами силикагеля. Причём каждое пятно содержало от 7 до 8 бактериальных клеток. Клетки светились зелёным и были совершенно «здоровы». При применении чернил с 10-процентным содержанием глицерина наблюдалось образование значительно меньших флюоресцирующих зелёным пятен, включающих одиночные бактериальные клетки.
|
|
|
|
http://science.compulenta.ru/713003/
|
