Nuovo metodo per riciclare superfici negli studi molecolari

Misurare il comportamento di singole molecole sulle superfici è importante per molti studi scientifici. Per avere risultati precisi, le superfici devono essere preparate molto bene. Questo significa che non dovrebbero avere materiali indesiderati attaccati, dovrebbero produrre poco rumore di fondo e dovrebbero interagire al minimo con le molecole attaccate. Per ottenere ciò, si usano metodi speciali per preparare le superfici, incorporando sostanze come l'albumina sierica bovina (BSA), il polietilene glicole (PEG) e la caseina.

#Preparazione delle Superfici

Per fare superfici compatibili per misurare singole molecole, bisogna seguire una serie di passaggi. Questo spesso richiede di rivestire la superficie con materiali specifici per evitare interazioni indesiderate. Ad esempio, usare PEG di diverse dimensioni può aiutare a migliorare la qualità della superficie. Quando un PEG più piccolo viene aggiunto sopra a uno più grande, può ridurre il legame indesiderato di circa tre volte. In alcuni casi, applicare una miscela di detergenti può ulteriormente aumentare la qualità della superficie rendendola più idrofobica e riducendo il legame indesiderato fino a dieci volte. Tuttavia, questo metodo potrebbe non essere adatto a tutte le situazioni, poiché potrebbe far attaccare e muovere molecole di DNA brevi o coloranti in modi non utili.

Pulire i vetrini prima di applicare questi rivestimenti è anche fondamentale, soprattutto quando i vetrini vengono riutilizzati. Per una pulizia efficace, i vetrini possono essere trattati con varie soluzioni e metodi, come immergerli in idrossido di potassio e acetone, e poi usare una soluzione detergente potente. Questo processo rimuove i vecchi rivestimenti e prepara la superficie per nuove misurazioni.

Dopo che la superficie è pulita, viene divisa in sezioni più piccole, il che aiuta a rendere più facile effettuare più misurazioni. I buffer devono poter fluire tra queste sezioni, e praticare dei fori per consentire questo flusso può aggiungere tempo e costi al processo.

#Importanza della Coerenza nelle Misurazioni

Quando gli scienziati vogliono testare diverse condizioni o fare cambiamenti sistematici nei loro esperimenti, avere condizioni superficiali consistenti è molto importante. Nonostante il duro lavoro nella preparazione dei vetrini, ci possono essere ancora variazioni nella qualità della superficie. Quindi, riutilizzare lo stesso canale per più misurazioni può aiutare a mantenere le cose coerenti. Questo può significare partire con concentrazioni più basse delle sostanze di interesse e aumentarle gradualmente nelle misurazioni successive.

Tuttavia, quando si cambiano le superfici o si introducono nuove molecole, la superficie deve essere resettata, il che significa rompere i legami che tengono le molecole in posizione.

#Metodi Comuni per l'Attacco Superficiale

Uno dei metodi più frequenti per attaccare le molecole alle superfici è attraverso l'interazione biotina-streptavidina. Questo metodo prevede di mescolare sostanze etichettate con biotina con quelle non etichettate e poi aggiungere streptavidina, che si lega alla biotina. Controllando quanti molecole etichettate con biotina sono presenti, gli scienziati possono regolare la densità delle molecole sulla superficie. Anche se questo legame è molto forte, può essere difficile quando si cerca di resettare la superficie per nuovi esperimenti.

Per rompere i legami e riciclare le superfici, sono stati proposti vari metodi. Ad esempio, quando si lavora con DNA e Proteine, il DNA può essere progettato con un'etichetta biotina a un'estremità. Diverse strategie, come introdurre il dodecil solfato di sodio o un buffer ad alta pH, possono aiutare a rimuovere le proteine legate lasciando intatto il DNA.

#Limitazioni dei Metodi Correnti

Anche se questi metodi possono efficacemente ripulire le superfici per nuove misurazioni, ci sono limitazioni. Se un complesso proteina-DNA deve essere formato in anticipo, potrebbe non funzionare bene in queste situazioni. In alcuni casi, gli scienziati potrebbero aver bisogno di una rimozione completa di DNA e proteine dalla superficie per prepararsi a nuovi studi. Questo può comportare l'uso di soluzioni molto forti, che potrebbero potenzialmente danneggiare la qualità della superficie.

#Introduzione della Biotina Fotodegradabile

In questo studio, suggeriamo un approccio alternativo usando la biotina fotodegradabile. Esponendo queste molecole di biotina a luce UV per circa cinque minuti, gli scienziati possono rompere i legami senza usare sostanze chimiche aggressive. Questo metodo è stato testato ampiamente e ha mostrato promesse per riciclare le superfici per almeno dieci cicli, mantenendo la qualità della superficie durante il processo.

#Efficienza del Metodo UV

Diverse fonti di luce UV sono state testate per trovare quella più efficace, che si è rivelata essere una lampada UV con una lunghezza d'onda specifica. È stato osservato che cinque minuti di esposizione a questa lampada erano sufficienti per rimuovere tutte le molecole attaccate tramite biotina fotodegradabile. Questo metodo consente un rapido riciclo e la possibilità di introdurre nuove molecole di DNA per misurazioni fresche.

#Studi su RPA e G-Quadruplex

La ricerca si è anche concentrata sul recupero dell'attività biologica durante questi processi di riciclo. Gli studi hanno esaminato le strutture G-quadruplex e come possono piegarsi o dispiegarsi. Il recupero e il ripiegamento di queste strutture sono stati valutati tramite misurazioni di fluorescenza e trasferimento di energia a singola molecola.

#Conclusione

In generale, l'uso della biotina fotodegradabile con esposizione UV offre un modo efficace per resettare le superfici utilizzate per misurazioni di singole molecole. Questo metodo evita la necessità di sostanze chimiche aggressive, è pratico per un uso ripetuto e non mostra segni di degradazione della qualità della superficie. Concentrandosi su metodi più efficienti e affidabili, gli scienziati possono continuare ad avanzare i loro studi sul comportamento molecolare sulle superfici.