(PhysOrg.com) -- Een proces dat wordt gebruikt om nanoscopische structuren te produceren, zoals steeds kleinere geïntegreerde schakelingen, biosensoren, en genchips staat bekend als dip-pen nanolithografie, waarbij de nanotip van een atoomkrachtmicroscoop wordt gebruikt om een ​​patroon rechtstreeks op een substraat te "schrijven".

In het journaal Angewandte Chemie , een Koreaans onderzoeksteam onder leiding van Jung-Hyurk Lim van de Chungju National University in Chungju heeft nu een verfijnde nanotip voor deze techniek geïntroduceerd. Met hun "nanoquill", het is mogelijk om snel complexe nanopatronen te maken van grote biomoleculen - zoals complete virusdeeltjes, precies, en flexibel.

Atoomkrachtmicroscopie, oorspronkelijk ontworpen voor de bepaling van de nanoscopische structuren van oppervlakken, is sindsdien zeer succesvol voor een ander gebruik gebruikt:in dip-pen-nanolithografie, de nanotip wordt als een ganzenveer in een "inktput" gedompeld en de moleculen worden vervolgens als inkt op een geschikt substraat afgezet om complexe nanopatronen te vormen. Cruciaal voor dit proces is een kleine watermeniscus die zich vormt tussen het te beschrijven oppervlak en de nanotip; de meniscus zorgt voor een pad waarlangs de moleculen in de inkt - DNA, peptiden, of eiwitten - kunnen naar de oppervlakte gaan. Echter, grotere moleculen kunnen niet door de meniscus diffunderen en kunnen niet op het oppervlak worden afgezet. Dankzij een nieuwe nanotip, de Koreaanse wetenschappers hebben deze beperking nu overwonnen. De nieuwe tip is gemaakt van siliciumdioxide dat is gecoat met een goed gekarakteriseerd biocompatibel polymeer. Dit vormt een nanoporeus polymeernetwerk met poriediameters tussen 50 en enkele honderden nanometers.

Wanneer deze tip wordt gedompeld in een oplossing die biomoleculen bevat, het polymeer absorbeert de vloeistof en zwelt op tot een gel. Wanneer de geladen "nanoquill" in contact komt met een met amine gecoat substraat, de biomoleculen diffunderen uit de gel op het oppervlak. Omdat diffusie van de gel op het oppervlak minder weerstand ondervindt dan diffusie door een watermeniscus, het is mogelijk om veel grotere biomoleculen af ​​te zetten dan bij de conventionele methode.

Als demonstratie, de onderzoekers selecteerden virusdeeltjes gebonden aan een fluorescentiekleurstof als hun inkt. Hiermee konden ze patronen maken met meer dan 1000 individuele nanodots zonder de ganzenveer opnieuw te hoeven vullen. In tegenstelling tot de conventionele techniek, toenemende contacttijd tussen het oppervlak en de punt van de ganzenveer verhoogt het aantal individuele virussen binnen de stip, maar niet de diameter. Echter, konden de onderzoekers stippen van verschillende groottes genereren (400, 200, en 80 nm) door de diameter van de punt te variëren. Deze variatie kan vrij gemakkelijk worden gecontroleerd door de duur van de polymerisatiereactie.