В мире биомолекул возможно большое количество взаимодействий между различными соединениями, такими как белки, липидные комплексы, ДНК и углеводы. Однако механизмы взаимодействий между этими биомолекулами чрезвычайно сложны, а неразрушающих методов их изучения у исследователей пока довольно мало.
Наносенсоры с искусственным интеллектом помогли исследовать молекулы, не разрушая их
Сотрудники Федеральной политехнической школы Лозанны разработали новый тип биосенсоров, которые можно использовать для исследования основных классов биомолекул, не разрушая их структуры.
Федеральная политехническая школа Лозанны
Новый биосенсор способен определять концентрацию и структуру сразу нескольких биомолекул в образце. Но самое главное — устройство не мешает межмолекулярным взаимодействиям
В новой работе сотрудники Федеральной политехнической школы Лозанны представили новый биосенсор, который использует для наблюдения за биомолекулами инфракрасное излучение. Молекулы состоят из атомов, связанных друг с другом и — в зависимости от массы атомов, их расположения друг относительно друга и жесткости связей — вибрируют с определенными частотами. Эти резонансные частоты специфичны для молекул, а их сигналы находятся по большей части в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра.
Однако до сих пор у такого метода детектирования было две проблемы — сигналы от разных молекул в ИК-спектре могли быть очень похожи, а низкая интенсивность некоторых из них не позволяла точно определять структуру веществ. Теперь ученые смогли решить эти проблемы, используя метаповерхности и искусственный интеллект.
Совмещение этих двух технологий позволило использовать новый датчик для проведения анализов биологических материалов. Устройство может одновременно определять количество и структуру сразу нескольких биомолекул, а также следить за их взаимодействиями друг с другом. При помощи нового сенсора исследователи планируют изучить ряд сложных процессов, таких как межклеточная коммуникация через экзосомы и взаимодействие нуклеиновых кислот и углеводов с белками в регуляции генов и нейродегенерации.
Статья об открытии опубликована в журнале Advanced Materials.