Ученые разработали новый способ проводить химические
реакции в очень миниатюрном формате и работать всего лишь с тысячей
молекул. Этот метод может стать полезным в технологиях скрининга,
широко использующихся в разработке новых лекарств и материалов.
Особенность новой системы – это четкая пространственная
детерминированность химического превращения, определяемая участками
пересечения полимерных нановолокон. Другими словами, реакция происходит
в сетчатой матрице, состоящей из двух типов полимерных волокон, и
только в тех местах, где волокна пересекаются между собой. Проведение
такой реакции представляет собой простой и недорогой процесс. В числе
предполагаемых его применений – упрощение трудоемких исследовательских
задач по выявлению взаимодействия различных веществ с белками или
нуклеиновыми кислотами, обнаружение следовых количеств определенных
молекул, детекция биохимических характеристик белков – онкомаркеров.
Новый подход является высокопроизводительной альтернативой
микрожидкостным чипам, выполнение небольших реакций в которых
происходит в объеме, к которому подведены микроскопические трубки и
насосы.
 Химические превращения в пересечениях:
полиуретановые нановолокна, расположенные
перпендикулярно друг к другу и несущие
различные реагенты, инициируют реакцию
только в областях их пересечений. На
рисунке показана наглядная реакция с
появлением флуоресценции в результате
взаимодействия веществ.
Автор нового метода – Павел Анценбахер (Pavel Anzenbacher) из
университета Боулинг-Грин (Bowling Green State University, Огайо, США).
В работе, опубликованной в Nature Chemistry, Анценбахер продемонстрировал 4 типа химических реакций на матрице из нановолокон с участием зептомолярных (10E-21) количеств реагентов, то есть примерно всего лишь с 1000 молекул.
В числе приведенных в работе примеров – наглядная реакция двух
веществ, взаимодействие которых вызывает флуоресценцию. Павел
Анценбахер занимается разработкой новых флуоресцентных красителей, и
идея создания нового метода быстрой детекции взаимодействия веществ
была результатом поиска пути оптимизации процесса скрининга
многочисленных молекул.
Полимерные нановолокна получают с помощью метода электроспиннинга (electrospinning).
Раствор полимера (полиуретана) дозируется тонкой иглой, к концу которой
приложено пульсирующее электрическое напряжение. Под действием
электрического поля растворитель испаряется и тонкая струя раствора
превращается в полимерное волокно диаметром 100–300 нм. Если
образующиеся волокна расположить перпендикулярно, предварительно
добавив в каждый из двух растворов полимера соответствующие реагенты,
то получится сеть, волокна одного направления которой содержат один
реагент, а перпендикулярно расположенные волокна – другой. В областях
пересечения волокон при небольшом нагревании полимер расплавится и
реагенты будут смешиваться, реагируя между собой.
Продукты реакции можно детектировать различными методами: например,
флюориметрически или масс-спектрометрически. Таким способом можно
выявить тысячи белковых взаимодействий в очень маленьких образцах.
 На
рисунке показана подробная схема элемента наносети, в которой
происходит химическая реакция. В обычных условиях пересекающиеся
волокна полимера не реагируют между собой, но при небольшом нагревании
они сплавляются в местах пересечений, инициируя в их объеме
(аттолитровой величины, 10Е-18 л) реакцию.
Значимые преимущества этого метода – экономичность в отношении
используемых реагентов и токсическая безопасность. Поскольку при
высокопроизводительном скрининге исследователю приходится сталкиваться
с тысячами новых, еще не изученных веществ, несколько молекул которых
могут проявить сильное отравляющее воздействие, оказывается полезным
свойство полимерной системы не испарять заключенные в ней реагенты. | 
