Kuriama DNR pagrindu veikianti "dirbtinė nosis"

"Prikabindami" fluorescencinių medžiagų junginius prie trumpų DNR molekules formuojančių atkarpų, mokslininkai sugebėjo pagaminti mažyčius jutiklius-molekules, kurie keičia savo spalvą, reaguodami į tam tikrų medžiagų buvimą jų aplinkoje. Jutikliai pagaminti taikant egzistuojančią DNR sintezei naudojamą technologiją, o rezultatus šiuo metu galima stebėti fluorescenciniu mikroskopu.

Spalvos pakitimas naujuosiuose jutikliuose leidžia perduoti daug daugiau informacijos nei tipinių analogiškos paskirties optinių jutiklių atveju, kurie paprastai gali detektuoti tik vieno tam tikro tipo molekules, sako chemijos profesorius Erikas Kulas (Eric Kool). Jo ir bendraautorių publikuotas straipsnis publikuotas internetinėje Vokietijos mokslinio žurnalo "Angewandte Chemie" ("Taikomoji chemija") versijoje. "Mus nustebino stiprūs spalvų pokyčiai. Vienas iš įdomiausių atradimų buvo tai, kad su tuo pačius jutikliu buvo galima atskirti keturių rūšių organinius garus, kadangi juos žymi skirtingos spalvos", sako profesorius.

Universalių "dirbtinės nosies" molekulių paslaptis slypi dvigubos spiralės DNR struktūroje. Įžymioji gyvybės genetinį kodą sauganti molekulė literatūroje dažnai aprašoma savo struktūra primenanti "susuktas kopėčias". Dvi ilgas polimerines grandis sudaro esterinėmis jungtimis sujungtos sacharidų ir fosfatų grandys, o kiekviena "pakopa" susideda iš molekulių - vadinamųjų bazių - porų. Žmogaus DNR bazių yra tik keturios, tačiau skirtingi jų deriniai ilgoje grandinėje koduoja visą genetinę informaciją.

Kulo vadovaujami mokslininkai sukūrė specialius fluorescencinėmis savybėmis pasižyminčius junginius, kuriais yra pakeičiamos DNR bazės. Šiuo metu yra sukurti septyni skirtingi tokie junginiai, su kuriais mokslininkai vykdo tolesnius eksperimentus. Kol kas bandymai atlikti su vienguba spirale. Vienas iš tyrimo autorių Florentas Samainas (Florent Samain), panaudodamas DNR sintezės metodus, sugeneravo visų galimų 2401 būdų, kuriais septynios pakaitinės molekulės gali būti sujungiamos į grandis po keturias, duomenų bazę. Tyrinėtojai išanalizavo visų variantų jautrį keturių tipų visiškai skirtingos struktūros ir elektrinių savybių organiniams garams.

Viena iš medžiagų buvo vandens pagrindu gaminamas herbicidas, kita - moksliniuose tyrimuose ir pramonėje naudojamas tirpiklis, trečia - bakterijoms ir pelėsiams augti trukdantis inhibitorius, o ketvirtoji - įvairių produktų sudedamoji dalis, į kurių tarpą patenka batų polirolis, pesticidai ir kai kurie sprogmenys. Mokslininkai nustatė, jog net keli skirtingi jų sukurti jutikliai sureagavo į visas keturias medžiagas. "Tai mūsų pirmasis mėginimas su garais, ir jis pavyko išties gerai", sako Kulas.

"Vienas iš mūsų ilgalaikių tikslų yra sukurti jutiklių rinkinį, kurių aptinkamų medžiagų diapazonas būtų daug platesnis. Jei viena molekulė gali reaguoti į keturias skirtingas medžiagas, mes galėtumėme sukonstruoti 10, 20 arba 100 jutiklių masyvą, kuris galėtų aptikti labai didelį skaičių skirtingų medžiagų", sako mokslininkas. Toks funkcionalumas praplėstų "dirbtinių nosių" taikymo sritį. Tyrinėtojų fizijoje - nešiojamas jutiklis, kuriame būtų integruotas nebrangus fluorescencinis mikroskopas. Kada toks mikroskopas bus sukurtas kol kas nėra aišku, tačiau Kulas teigia, jog ties jo sukūrimu dirba daugybė kitų laboratorijų. Vienas pavyzdys - vadinamasis "CellScope" – šiuo metu tobulinamas Kalifornijos Berkeley universitete (JAV). Taip pat mokslininkams reikia nustatyti, koks yra jutiklių jautris, t.y. koks yra mažiausias medžiagos kiekis, į kurį jutiklis sureaguoja, taip pat pagaminti pirmuosius praktiniam taikymui tinkamus jutiklio prototipus.

Įdomu tai, kad šiuo metu tobulinamos ir kitokiais principais veikiančios elektroninės nosys - viena jų sukurta Izraelyje ir sugeba aptikti ankstyvąsias vėžio stadijas.