Ses tabanlı tuzaklar, kırılgan biyomoleküler damlacıkların nasıl hareket ettiğini, birleştiğini ve sertliğini değiştirdiğini ortaya koyuyor

Bir şeyi ölçebilmek, birçok olguyu anlama yeteneğimizde hayati bir rol oynar. Ancak ölçüm çoğu zaman ölçmeye çalıştığımız şeyi etkileyebilir. Bu özellikle çok küçük, yumuşak veya kırılgan maddelerin ölçümünde geçerlidir. Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada PRX’in HayatıOsaka Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, biyopolimer yoğunlaşmaları adı verilen önemli bir kırılgan malzeme türünü araştırmak için akustik cımbızları temassız bir yöntem olarak başarıyla kullandı.

Biyopolimer kondensatları, proteinler ve/veya nükleik asitlerden oluşan sıvı benzeri damlacıklardır ve hücrelerin sağlıklı kalmasını sağlamak için içindeki çeşitli fizyolojik fonksiyonların düzenlenmesinde rol oynarlar. Ancak bu damlacık sistemleriyle ilgili sorunlar, nörodejeneratif hastalıklar da dahil olmak üzere çeşitli hastalıklara yol açabilir. Biyopolimer damlacıklarının akışkanlık ve sertlik gibi mekanik özellikleri biyolojik aktivite için önemlidir.

Bu damlacıkların mekanik özelliklerinin daha iyi bilinmesi, bunların sağlıklı hücreler ve hastalık durumlarındaki rollerini anlamamıza yardımcı olacaktır. Ancak bu damlacıklar çok küçük ve kırılgandır ve geleneksel teknikler kullanılarak araştırılması zordur.

Osaka Üniversitesi’nden araştırmacıların liderliğindeki çok kurumsal ekip, malzemeye fiziksel olarak dokunmadan yoğunlaşan sıvıların mekanik özelliklerini araştırmak için ultrason kullanan, akustik cımbız adı verilen analitik bir araç geliştirdi. Baş yazar Kichitaro Nakajima, “Yoğunlaşmayı belirli bir noktada hapsedebilecek akustik bir kuvvet yaratan bir cihaz ürettik” diye açıklıyor.

Kavramın bir kanıtı olarak grup, poliadenilik asitten yapılmış biyopolimer yoğunlaşmalarını araştırdı. Bu yoğunlaşmalar tuz konsantrasyonuna duyarlıdır, bu nedenle araştırma ekibi tuz konsantrasyonunun değiştirilmesinin damlacıkların mekanik özelliklerinde değişikliklere neden olacağını ve bunun daha sonra akustik yakalama yöntemi kullanılarak ölçülebileceğini bekledi.

Nakajima, “Bu yoğunlaşmaların akustik kuvvete dayalı olarak temassız bir şekilde verimli bir şekilde tutulabileceğini ve hizalanabileceğini bulduk” diyor. “Ayrıca, damlacıklar birleştiğinde ne olduğunu analiz etmek için iki yoğunlaşma da yakalanabilir.”

Ekip, akustik yakalama uygulandığında, çözeltideki bir damlacığın doğal hareketindeki değişikliklerin, damlacığın sertliği ve içindeki moleküllerin durumu hakkında bilgi sağlayabileceğini buldu. Daha sonra ses tabanlı yakalama sistemlerindeki davranışından bir damlacığın sertliğini tahmin etmek için bir çerçeve geliştirdiler. Nakajima, “Bu bilgi, bu damlacıkların mekanik özelliklerini ve dolayısıyla biyolojik aktivitelerini anlamak için faydalıdır” diye açıklıyor.

Bu akustik cımbızlar, biyomoleküler damlacıklar gibi yumuşak malzemeleri araştırmak için yararlı araçlardır ve bunların canlı hücreler ve hastalık durumlarındaki rollerinin daha iyi anlaşılmasına olanak tanır. Bu bilgi, biyomoleküler damlacıkların işlev bozukluğuyla ilişkili hastalıkların tedavisi için yeni yöntemlerin keşfedilmesine yol açabilir.