تحسين الهندسة البلورية باستخدام الحمض النووي

تحسين الهندسة البلورية باستخدام الحمض النووي

الطابع الزمني: 8 مايو 2023 11:27 صباحًا
عقدة المصدر: 2637423
08 مايو 2023 (أخبار Nanowerk) أثبت باحثو جامعة نورثويسترن أن الضبط الدقيق لقوة تفاعل الحمض النووي يمكن أن يحسن هندسة البلورات الغروية لتعزيز استخدامها في إنشاء مجموعة من المواد النانوية الوظيفية، وفقًا لدراسة حديثة نُشرت في أكس نانو (“Programming Nucleation and Growth in Colloidal Crystals Using DNA”). تشاد ميركين، دكتوراه، أستاذ الطب في قسم أمراض الدم والأورام، وأستاذ الكيمياء بجامعة جورج بي راثمان في كلية واينبرغ للآداب والعلوم بجامعة نورث وسترن، ومدير المعهد الدولي لتقنية النانو، هو مؤلف رئيسي للدراسة. تتضمن هندسة البلورات الغروية مع الحمض النووي تعديل الجسيمات النانوية إلى مكافئات ذرية قابلة للبرمجة، أو "PAEs"، والتي تستخدم لتشكيل بلورات غروانية يمكن استخدامها بعد ذلك لتصميم تسلسلات الحمض النووي الاصطناعية القابلة للبرمجة. في الآونة الأخيرة، ركزت هذه العملية على التحكم في حجم البلورة وشكلها، ومع ذلك، حتى مع الأساليب المتبعة، قد يكون من الصعب فصل تكوين البلورة، أو النواة، والنمو. صورة تعرض عرضًا تخطيطيًا لبلورة ذات قشرة أساسية صورة تعرض منظرًا تخطيطيًا لقشرة بلورية أساسية؛ تحتوي المنطقة الحمراء على جسيمات نانوية ذهبية مع الحمض النووي "البذور" وتحتوي منطقة القشرة الصفراء على جسيمات نانوية فضية مع الحمض النووي "النمو". (الصورة: مختبر ميركين) "يمكن أن تتنوى البلورات الجديدة طوال العملية بينما تنمو البلورات الموجودة طوال العملية، وبالتالي يمكن أن يكون لديك بعض البلورات الصغيرة جدًا التي قد تتشكل في وقت متأخر من العملية وبلورات كبيرة تنمو طوال الوقت، وينتهي بك الأمر بتكوين بلورات حقيقية". السكان غير موحدين من حيث أحجام البلورات. قالت كايتلين لاندي، طالبة دكتوراه في قسم الكيمياء في كلية واينبرغ للفنون والعلوم والقائدة المشاركة: "لذلك، فإن محاولة الفصل بين هذين الحدثين، النمو من تكوين البلورات الأولي، كانت هي المشكلة التي أردنا معالجتها". مؤلف الدراسة. في الدراسة، استكشف فريق ميركين كيف يمكن استخدام قوة تفاعل الحمض النووي لفصل النواة والنمو في التبلور الغروي. وللقيام بذلك، قام الفريق بإنشاء مجموعتين من الجسيمات النانوية التكميلية: مجموعة واحدة تحتوي على أزواج أساسية تكميلية، تسمى PAEs "البذور"، والأخرى تحتوي على أزواج قاعدية غير متطابقة لتكوين PAEs "النمو". قال كايل جيبسون: "لذا، لديك بلوراتك الأولية [جزيئات "البذور] التي تشكل محلولاً، وبعد ذلك في وقت لاحق، تصبح بلوراتك الأضعف [جزيئات النمو] قادرة على النمو فوق ما هو موجود بالفعل". ، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر ميركين ومؤلف مشارك للدراسة. وباستخدام هذه الطريقة، تمكن الباحثون من تحسين تجانس البلورات. يمكنهم أيضًا اختيار الجسيمات النانوية وتسلسل غلاف الحمض النووي بشكل مستقل ومزجهما ومطابقتهما بشكل أساسي، مما يسمح لهم بدمج أنواع مختلفة من المواد في البلورات. وأضاف جيبسون: "الشيء الوحيد الذي نعتقد أنه قوي حقًا للمضي قدمًا هو التفكير في كيفية تتبع عمليات [التبلور] هذه باستخدام نوى جسيمات مختلفة". وقال لاندي: "يمكن استخدام هذه الطريقة لصنع هذه الهياكل الأساسية المثيرة للاهتمام في خطوة واحدة، والتي كانت تتطلب في السابق خطوات متعددة مع التثبيت بعد الاصطناعي للبلورة الأولى قبل خطوة النمو الثانية". "مع هاتين القوتين المختلفتين لتفاعل الحمض النووي، إذا تمكنا بشكل أساسي من تحديد أين تتجه الأنواع المختلفة من الجسيمات في البنية النهائية، فمن المفيد التحقيق في هذه الأسئلة الأساسية."

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك