Очень маленький термометр

А.И. Курамшин

s20160714 chem thermo.pngИсследователи из Канады сконструировали самый маленький в мире термометр. Он сделан из фрагментов молекул ДНК, а принцип работы основан на том, что в определенных условиях эти фрагменты медленно разворачиваются, высвобождая флуоресцирующие молекулы. ДНК-термометры отличаются исключительной чувствительностью, ученые полагают, что с их помощью можно будет отслеживать быстрые изменения температуры внутри клеток или наноустройств («Nano Letters», 2016, doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00156).

Разработавший нанотермометр Алекси Вале-Белиль отмечает, что это молекулярное устройство синтезировали с помощью хорошо отлаженной схемы, которая позволяет получать реагенты для проведения полимеразной цепной реакции (ПЦР). Эта реакция — сегодня один из самых популярных лабораторных методов, благодаря ей молекулярные биологи могут копировать нужный им фрагмент ДНК в необходимом количестве.

Авторы работы синтезировали однонитевые молекулы ДНК, которые, встретившись, образуют молекулы с двунитевыми участками. Но структура ДНК чувствительна к изменениям температуры — как известно, при нагреве двунитевые участки «плавятся», разделяясь на отдельные нити. Именно это происходит с молекулами-термометрами при незначительном потеплении окружающей среды, причем высвобождаются входящие в их состав флуорофоры, так что за температурой можно следить, регистрируя их оптический сигнал.

Стабилизаторы помогают управлять скоростью разрушения супрамолекулярных структур на основе ДНК, что, в свою очередь, дает возможность повышать или понижать чувствительность молекулярных термометров. Вообще, чувствительность очень высока — созданные исследователями системы реагируют на изменения всего в 0,05°C. По словам Вале-Белиля, есть и альтернативная возможность — запрограммировать термометр на очень медленное разрушение его надмолекулярной структуры, что позволит отслеживать температурные интервалы до 50 градусов. Такие молекулярные градусники могут оказаться полезными для решения множества практических задач, например — измерения температуры в различных отделах живой клетки или рукотворных наноустройств. В настоящий момент канадские ученые уже пытаются измерить температуру вокруг молекулярных моторов клетки, чтобы выяснить, не перегреваются ли они во время работы.

Не так давно химики из Токийского университета под руководством Сейити Утияма сделали аналогичные молекулярные термометры на основе синтетических полимеров. Они полагают, что применению ДНК-термометров в живых клетках может помешать ряд обстоятельств — например, если они будут взаимодействовать с биомолекулами, это, возможно, изменит запрограммированную скорость разрушения супрамолекулярных образований. Тем не менее японские коллеги признают, что если канадские химики докажут надежность новых термометров, то многие биохимики предпочтут изучать температуру внутри клетки с помощью знакомых и родных для них молекул ДНК, а не синтетических полимеров.

Разные разности
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...
Слезы как оружие
Женщины прекрасно знают, что стоит пустить в ход слезы, как еще секунду назад грозный, орущий и злобный мужчина вдруг обмякает, теряется и становится похожим на кроткую овечку. Откуда такая обезоруживающая сила женских слез? В чем здесь дело?