Los científicos apuntan globalmente a controlar las reacciones químicas, un objetivo ambicioso que requiere identificar los pasos dados por los reactivos iniciales para llegar a los productos finales a medida que se produce la reacción. Si bien este sueño aún está por realizarse, las técnicas para sondear reacciones químicas se han convertido enlo suficientemente avanzado como para hacerlo posible. De hecho, las reacciones químicas ahora se pueden monitorear basándose en el cambio de propiedades electrónicas de una sola molécula. Gracias al microscopio de efecto túnel STM, esto también es simple de lograr. ¿Por qué no utilizar unenfoque de molécula única para descubrir vías de reacción también?
Con este objetivo, los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio, Japón, decidieron explorar la "hibridación" del ADN formación de un ADN bicatenario a partir de dos ADN monocatenarios midiendo los cambios en la conductividad eléctrica de una sola molécula utilizando un STM."Las investigaciones de una sola molécula a menudo pueden revelar nuevos detalles sobre procesos químicos y biológicos que no se pueden identificar en una colección masiva de moléculas debido al promedio del comportamiento de las moléculas individuales", explica el profesor Tomoaki Nishino, quien formó parte del estudio, publicado recientemente.en ciencia química .
Los científicos adjuntaron un ADN de una sola hebra ssDNA a una punta de STM hecha de oro y usaron una película de oro plana para pegar la hebra complementaria a través de un proceso conocido como "adsorción". Luego aplicaron un voltaje de polarización entre losrecubrió la punta STM y la superficie dorada y acercó la punta extremadamente a la superficie sin tocarla. Esto, a su vez, permitió que una corriente fluyera a través del espacio intermedio debido a un proceso conocido como "tunelización cuántica". Los químicos monitorearon el tiempovariación de esta corriente de túnel a medida que las hebras de ADN interactúan entre sí.
El equipo obtuvo trazos de corriente que representan regiones de meseta formadas por pendientes pronunciadas y posteriores disminuciones en la corriente de túnel. Además, estas mesetas no se formaron cuando la superficie de oro no se modificó con ssDNA o se modificó con una hebra no complementaria.sobre esto, los científicos atribuyeron las mesetas a la formación de un ADN bicatenario dsDNA resultante de la hibridación del ssDNA en la punta del STM y la superficie. De manera equivalente, atribuyeron la abrupta disminución de la corriente a la ruptura o "deshibridación" deldsDNA debido a la agitación térmica.
A continuación, el equipo investigó la cinética evolución temporal de la reacción de los procesos de deshibridación e hibridación utilizando resultados experimentales y simulaciones de dinámica molecular. El primero reveló una conductancia de meseta independiente de la concentración de ADN, lo que confirma que las mediciones actuales reflejan la conductancia de una sola molécula.mientras que el último sugirió la formación de un intermedio de ADN parcialmente hibridado que no se pudo detectar solo por conductancia.
Curiosamente, la eficiencia de hibridación fue mayor para muestras de alta concentración de ADN, lo que contradice los hallazgos de un estudio anterior realizado con una solución de ssDNA a granel. Los químicos atribuyeron esta observación a la ausencia de difusión a granel en su estudio.
"Estos nuevos conocimientos deberían contribuir a mejorar el rendimiento de muchos diagnósticos basados en el ADN", observa el profesor Nishino, entusiasmado con los hallazgos, "Además, nuestro método puede extenderse a la investigación de reacciones químicas intermoleculares entre una variedad de moléculas individuales, lo que permite una comprensión mecanicista de las reacciones químicas, así como el descubrimiento de una nueva reactividad química desde la perspectiva de una sola molécula ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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