Đo điện tích của phân tử mở ra hy vọng chẩn đoán nhiều căn bệnh

Theo thông báo của Quỹ Khoa học Quốc gia Thụy Sĩ (SNSF), các nhà khoa học của nước này đã lần đầu tiên đo được chính xác điện tích của một phân tử trong dung dịch, qua đó mở ra triển vọng cho việc chẩn đoán nhiều căn bệnh trong tương lai.

Điện tích là một trong những đặc điểm quan trong cho phép phân tử tương tác. Tuổi thọ của phân tử cũng phụ thuộc vào hiện tượng này, khi nhiều quá trình sinh học bao gồm sự tương tác giữa các phân tử như protein, trong đó điện tích của chúng đóng vai trò quan trọng. Việc đo lường điện tích của một protein trong môi trường nước bằng các cách tiếp cận truyền thống là rất khó. Nước cũng chính là môi trường sống tự nhiên của protein trong cơ thể sinh vật sống.

Giáo sư Madhavi Krishnan thuộc Đại học Zurich đã phát triển một phương pháp nhằm đo chính xác được điện tích của một phân tử trong dung dịch. Nhóm nghiên cứu đã tận dụng hiện tượng nổi tiếng mang tên chuyển động Brown để đo đạc. Đầu tiên, họ "nhốt" phân tử trong một "giếng điện thế", một môi trường mà trong đó năng lượng điện thế của phân tử ở mức thấp nhất. Trong môi trường này, các phân tử nước đang giãn nở ra sẽ không ngừng đẩy phân tử này khỏi giếng.

Điện tích của phân tử càng cao, thì độ sâu của giếng điện thế càng lớn, do đó khả năng phân tử bắn khỏi giếng là càng thấp. Nói cách khác, thời gian để một phân tử bị đẩy ra khỏi giếng có liên hệ trực tiếp với điện tích của nó. Như vậy, nếu biết được phân tử bị mắc kẹt bao lâu trong giếng, các nhà khoa học có thể đo được độ sâu của giếng. Vì độ sâu của có liên hệ trực tiếp với điện tích của phân tử, việc tính toán điện tích sẽ trở nên rất chính xác.

Để tạo ra một giếng điện thế, các nhà khoa học đã nén một dung dịch chứa protein giữa hai đĩa kính, với một trong hai đĩa bao phủ bởi các lỗ siêu nhỏ. Phân tử bị mắc kẹt trong giếng điện thế được đánh dấu bằng chất huỳnh quang để có thể theo dõi bằng kính quang học.