Физики и биологи из США открыли крайне необычную белковую молекулу, которая может проводить ток примерно таким же образом, как и металлы, что позволяет использовать ее в качестве базы для «живой» электроники будущего, говорится в статье, опубликованной в журнале Nano Futures.
«Мы просто пытались проверить, могут ли наши секвенаторы «видеть» полноценные белковые молекулы. Когда мы прикрепили к электродам интегрин, один из белков человека, и подняли напряжение, мы обнаружили, что биополимер начал вести себя как некий новый металл, имеющий крайне высокую электропроводность», — рассказывает Стюарт Линдси (Stuart Lindsay) из университета Аризоны в Темпе (США)
За последние два десятилетия ученые открыли сотни и тысячи различных органических веществ, способные заменить кремний в качестве основного компонента компьютерных чипов и других полупроводниковых устройств, и многие из них сегодня очень широко применяются при производстве жидкокристаллических экранов, носимой электроники и ряда датчиков, пригодных для имплантации в организм людей и животных.
Несмотря на все эти успехи, «органическая» революция в полупроводниковом мире так и не произошла по одной простой причине – ни один природный или синтетический полимер не проводит электрический ток достаточно хорошо для того, чтобы им можно было заменить металлические дорожки в микросхемах и других компонентах электроники.
Линдси и его коллеги случайно выяснили, что подобную роль может играть «хвост» белка интегрина, одного из рецепторов на поверхности человеческих клеток, экспериментируя с новыми системами секвенирования ДНК.
В последние годы, как рассказывает биолог, физики и инженеры разработали несколько принципиально новых методов расшифровки генетического кода, которые позволяют считывать его структуру «напрямую», пропуская одиночную нить ДНК через специальные поры или между электродами, реагирующими на различия в структуре «кирпичиков» генома.
Аналогичным образом, как предположили ученые, можно изучать и структуру белковых молекул, «разворачивая» их и продавливая их через подобные поры. Руководствуясь этой идеей, Линдси и его коллеги пропускали через эти электроды фрагменты и целые молекулы белков, наблюдая за изменениями в том, как через них двигался ток.
Когда ученые пропустили через эту конструкцию внешнюю часть белка интегрина, управляющую «склеиванием» клеток, их ожидал сюрприз – эта молекула, в отличие от всех остальных цепочек аминокислот, была не изолятором, а проводником тока.
Подобное открытие удивило ученых, и они проверили все альтернативные объяснения подобного поведения электродов, прежде чем они поверили в то, что интегрин действительно является проводником.
Более того, дальнейшее изучение его свойств при помощи туннельного микроскопа показало, что эти молекулы проводят ток примерно таким же образом, как и металлы. Внутри них присутствуют свободные электроны, способные перемещаться по молекуле и участвовать в процессе передачи энергии.
Схожими свойствами, как считают исследователи, могут обладать и другие белковые молекулы, и сейчас они пытаются понять, так ли это или нет, анализируя структуру интегрина и сравнивая его с другими биополимерами, которые можно найти в клетках людей и других живых существ.
