Badacze z Arizona State University (USA) opracowali elektroniczny nanoprzełącznik oparty na węglowych nanorurkach, który potrafi kontrolować funkcjonowanie enzymu dehydrogenazy alkoholowej (ADH - ang. alcohol dehydrogenase) zamieniającej alkohol etanol w aldehyd octowy. Praca opublikowana w czasopiśmie “Chemical Communications” jest bardzo ważna dla konstruowania bioelektronicznych urządzeń w przyszłości.
Bioelektronika molekularna to rozwijająca się dzięki postępowi (bio)nanotechnologii dziedzina nauki. Jej celem jest połączenie występujących w naturze reakcji biologicznych i biochemicznych z detekcją sygnałów elektrycznych znanych z urządzeń elektronicznych. Daje to nowe możliwości w medycynie, diagnostyce i opracowywaniu różnych terapii. Pewnego dnia możliwe będzie nawet przesyłanie sygnałów elektrycznych i kontrolowanie dzięki bioelektronicznym nanourządzeniom pojedynczych komórek a nawet organelli oraz innych struktur w komórkach. Chodzi tutaj na przykład o detektory toksyn czy związków chemicznych, ale nie istniejące już wszlekiej maści mikroczipy, lecz nanoczipy w skali molekularnej, umieszczane bezpośrednio w komórkach i komunikujące się z otoczeniem.
Opracowane przez amerykańskich badaczy urządzenie bazuje na niklowo-złotych nanoprzewodach zintegrowanych z węglowymi nanorurkami i przyczepionymi do nich w połowie enzymami dehydrogenazy (ADH). Zmiana orientacji nanoprzeowdów z pionowej do poziomej dzięki polu magnetycznemu powoduje kontakt enzymu z pokrytą nanorurkami elektrodą, dzięki czemu przepływ ładunku pobudza enzym do działania.
Reakcja katalityczna jest podtrzymywana poprzez odtwarzanie się enzymatycznego kofaktora (NAD+) dzięki węglowym nanorurkom. Gdy nanoprzewody z enzymem zostaną przełączone do pozycji pionowej, następuje inhibicja reakcji katalizowanej przez enzym.
Nanourządzenie może być wykorzystane jako czujnik alkoholu, ale również do kontroli działania bioreaktorów i ogniw biopaliwowych. Badacze podkreślają, że możliwe jest też wyposażenie nanoprzełącznika w dwa różne enzymy wykrywające jednocześnie dwa rodzaje alkoholu (lub dwa różne związki chemiczne).
hlbiotech
źródło: Medgadget.com, NanoWerk.com
———————————
Oryginalna publikacja: Rawiwan Laocharoensuk et al., “Adaptive nanowire–nanotube bioelectronic system for on-demand bioelectrocatalytic transformations”, Chem. Commun., 2007, 3362 - 3364, DOI: 10.1039/b708313k
