I ricercatori dell'Università di Jyväskylä (Finlandia) e dell'Università di Tampere (Finlandia) insieme a BioNavis Ltd (Finlandia) hanno sviluppato un nuovo sistema di nanoattuatori, dove la conformazione della biomolecola può essere sintonizzata dal campo elettrico e sondata utilizzando le proprietà ottiche delle nanoparticelle d'oro.

Negli ultimi decenni, i nanoattuatori per il rilevamento o il sondaggio di diverse biomolecole hanno suscitato grande interesse, ad esempio nei campi della biomedicina, industria alimentare e ambientale. Per fornire strumenti più versatili per il controllo molecolare attivo su scala nanometrica, ricercatori dell'Università di Jyväskylä e dell'Università di Tampere hanno ideato uno schema di nanoattuatori, dove le nanoparticelle d'oro (AuNP) legate su una superficie conduttiva vengono spostate in modo reversibile utilizzando campi elettrici, monitorando la sua posizione otticamente attraverso i cambiamenti della sua risonanza plasmonica. Forze indotte dal movimento di AuNP sulla molecola di ancoraggio della nanoparticella, può essere utilizzato per modificarne e studiarne la conformazione.

"Gli studi correlati utilizzano interfacce o materiali organici o inorganici come sonde. La nostra idea era di fondere insieme questi due domini per ottenere il meglio da entrambi i mondi, ", afferma il ricercatore postdottorato Kosti Tapio.

Più possibilità per studiare le molecole

Secondo lo studio attuale, è stato dimostrato che gli AuNPs ancorati tramite la molecola del DNA a forcina hanno sperimentato un'ulteriore discretizzazione nel loro movimento a causa dell'apertura e della chiusura dell'anello a forcina rispetto alla pianura, DNA a singolo filamento.

"Questa scoperta consentirà studi conformazionali di varietà di molteplici biomolecole interessanti, o anche virus, ", afferma la professoressa associata Vesa Hytönen del Protein Dynamics Group dell'Università di Tampere.

Oltre a studiare la struttura e il comportamento delle molecole, questo schema può essere esteso a spettroscopie con superficie potenziata come SERS, poiché la distanza tra la particella e la superficie conduttiva e quindi la risonanza plasmonica della nanoparticella può essere sintonizzata in modo reversibile.

"In passato sono stati sviluppati sistemi di nanoparticelle con proprietà ottiche sintonizzabili post-fabbricazione, ma in genere i processi di messa a punto sono irreversibili. Il nostro approccio offre maggiore personalizzazione e possibilità quando si tratta di lunghezze d'onda e molecole di rilevamento, " afferma il Professore Associato Jussi Toppari dell'Università di Jyväskylä.

La ricerca è stata finanziata dall'Accademia della Finlandia (OMA—materiali programmabili) e dalla Fondazione Culturale Finlandese (Fondo Regionale della Finlandia Centrale). Gli autori ringraziano BioNavis Ltd per le attrezzature e le competenze essenziali nell'analisi SPR.