ZBORNIK POVZETKOV - Soft Matter Laboratory

Kopičenje biomolekul s termično „metlo“
Natan Osterman 1 in Dieter Braun 2
1. Odsek za kompleksno snov, IJS, Ljubljana & LPKF, Naklo
2. Ludiwig-Maximilians-Universität, München
Zmožnost manipulacije molekul in nanodelcev ima velik pomen tako za raziskave kot
tudi v tehnoloških procesih. Posebno je zanimiva manipulacija biomolekul v njihovem
naravnem okolju, saj to npr. omogoča dolgotrajno opazovanje posameznih molekul,
spremembo celičnega signaliziranja, kemijske reakcije med posameznimi molekulami...
Eden izmed načinov take manipulacije je t.i. termična „metla“, ki delce in biomolekule
nakopiči s kombinacijo termoforeze in tekočinskega toka.
Na molekule v temperaturnem gradientu deluje termoforezna sila, ki povzroči nastanek
šibkega gradienta molekulske koncentracije. Če termoforezo kombiniramo še s tokom
tekočine v smeri pravokotno na temperaturni gradient, lahko pride do ojačitve
koncentracije za nekaj redov velikosti, kar imenujemo termična past [ 1]. V naših
raziskavah smo pokazali, da hitro ponavljajoče enosmerno premikanje laserskega žarka
raztegnjene oblike absorbiranega na površini vzorca, ustvari močno termično molekulsko
past, hkrati pa termoviskozno črpanje [ 2] povzroči globalni tok tekočine, ki okoliške delce
učinkovito „pomete“ v past. Taka termična „metla“ lahko v nekaj sekundah izprazni
molekule iz oklice in jih nakopiči v 10 μm veliko piko. Demonstrirali smo 60-kratno
kopičenje 5.8 kbp dsDNA molekul in kopičenje redke suspenzije koloidnih delcev v
tesno zloženo strukturo.
Ker je učinkovitost termične pasti močno odvisna od termoforeznih lastnosti delcev, je
režim lovljenja moč nastaviti tako, da se v pasti ujame samo določena vrsta delcev. Kot
uporabo tega principa smo pokazali kopičenje in prostorsko ločevanje binarne mešanice
koloidnih delcev.
Slika 1: Princip termične pasti za molekule (pogled od strani).
Ponavljajoče enosmerno premikanje območja s povišano
temperaturo zaradi absorpcije laserja na zgornji površini celice
(rdeča črtkana puščica) povzroči navpičen gradient temperature
(črne pikčaste puščice) in tok tekočine (modra zanka).
Molekule se posledično nakopičijo pri hladnejši spodnji
površini na robu območja črpanja (šrafirano).
Slika 2: Časovni potek kopičenja 22bp
dolge ssDNA s termično metlo.
Dolžine posamezne molekule je pičlih
7 nm!
1 D. Braun and A. Libchaber, Physical Review Letters 89, (2002).
2 F. Weinert, J. Kraus, T. Franosch, and D. Braun, Physical Review Letters 100, (2008).
23