Тонкие мембраны из кремния разделяют макромолекулы

Исследователи заявляют, что жесткие ультратонкие кремниевые мембраны могут существенно улучшить производительность микроаналитических систем, установок для диализа и, в будущем, послужить материалом для создания искусственных почек.

Кристофер Штимер (Christopher Striemer) и Филипп Фоше (Philippe Fauchet) из Университета Рочестера разработали новую мембрану из пористого нанокристаллического кремния fashioned the new 15 nm-thick [porous nanocrystalline silicon (pnc-Si)], используя стандартную технику получения полупроводниковых материалов. Толщина мембраны составляет всего 15 нм.

Поры мембраны, диаметр которых варьируется от 9 до 30 нм, формируются при быстром термическом обжиге из спонтанно образующихся пустот, в то время как нанокристаллы кремния зарождаются и растут на аморфной пленке-подложке толщиной 15 нм. Пустоты пронизывают мембрану насквозь, формируя поры. Пленки из pnc-Si на удивление прочные, и способны противостоять атмосферному давлению, не разрушаясь и не подвергаясь пластической деформации.

Новые мембраны позволяют быстро и эффективно отделять белки различного размера от низкомолекулярных соединений, а также разделять белки с различной массой в условиях, соответствующих физиологическим. Возможным является также разделение белков одинакового размера и формы, но обладающих различным электрическим зарядом. Для демонстрации возможности мембран нового типа исследователи из Рочестера разделили два простых белка, масса и формы которых отличаются незначительно: бычий сывороточный альбумин и гамма-имунноглобулин.

В то время как для разделения этих белков с помощью коммерчески доступных мембран для диализа требуются часы, разделение альбумина от иммуноглобулина с помощью мембраны из pnc-Si заняло не более 10 минут.