Βελτίωση της κρυσταλλικής μηχανικής με DNA

08 Μαΐου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Οι βορειοδυτικοί ερευνητές έχουν αποδείξει ότι η λεπτή ρύθμιση της ισχύος αλληλεπίδρασης του DNA μπορεί να βελτιώσει την μηχανική των κολλοειδών κρυστάλλων για να ενισχύσει τη χρήση τους στη δημιουργία μιας σειράς λειτουργικών νανοϋλικών, σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο ACS Nano (“Programming Nucleation and Growth in Colloidal Crystals Using DNA”). Ο Chad Mirkin, PhD, καθηγητής Ιατρικής στο Τμήμα Αιματολογίας και Ογκολογίας, ο George B. Rathmann Καθηγητής Χημείας στο Weinberg College of Arts and Sciences του Northwestern και διευθυντής του Διεθνούς Ινστιτούτου Νανοτεχνολογίας, ήταν ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης. Η μηχανική κολλοειδών κρυστάλλων με DNA περιλαμβάνει την τροποποίηση νανοσωματιδίων σε προγραμματιζόμενα ισοδύναμα ατόμων ή «PAEs», τα οποία χρησιμοποιούνται για το σχηματισμό κολλοειδών κρυστάλλων που μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό προγραμματιζόμενων, συνθετικών αλληλουχιών DNA. Πιο πρόσφατα, αυτή η διαδικασία έχει επικεντρωθεί στον έλεγχο του μεγέθους και του σχήματος των κρυστάλλων, ωστόσο, ακόμη και με καθιερωμένες μεθόδους, μπορεί να είναι δύσκολο να διαχωριστεί ο σχηματισμός κρυστάλλων ή η πυρήνωση και η ανάπτυξη. Μια εικόνα που εμφανίζει μια σχηματική άποψη ενός κρυστάλλου πυρήνα-κελύφους. η κόκκινη περιοχή περιέχει νανοσωματίδια χρυσού με DNA «σπόρων» και η κίτρινη περιοχή του κελύφους περιέχει νανοσωματίδια αργύρου με DNA «αύξησης». (Εικόνα: Εργαστήριο Mirkin) «Οι νέοι κρύσταλλοι μπορούν να πυρηνωθούν καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας ενώ οι υπάρχοντες αναπτύσσονται καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, και έτσι μπορείτε να έχετε μερικούς πολύ μικρούς κρυστάλλους που μπορεί να σχηματιστούν αργά στη διαδικασία και μεγάλους που αναπτύσσονται όλη την ώρα, και καταλήγετε σε έναν πραγματικά ανομοιόμορφο πληθυσμό όσον αφορά τα μεγέθη των κρυστάλλων. Έτσι, η προσπάθεια να διαχωρίσουμε αυτά τα δύο γεγονότα, την ανάπτυξη από τον αρχικό σχηματισμό κρυστάλλων, ήταν το πρόβλημα που θέλαμε να αντιμετωπίσουμε», δήλωσε η Kaitlin Landy, διδακτορική φοιτήτρια στο Τμήμα Χημείας στο Weinberg College of Arts and Sciences και συνεπικεφαλής. συγγραφέας της μελέτης. Στη μελέτη, η ομάδα του Mirkin διερεύνησε πώς η ισχύς της αλληλεπίδρασης του DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διαχωριστεί η πυρήνωση και η ανάπτυξη σε κολλοειδή κρυστάλλωση. Για να γίνει αυτό, η ομάδα δημιούργησε δύο ομάδες συμπληρωματικών νανοσωματιδίων: μια παρτίδα που περιέχει συμπληρωματικά ζεύγη βάσεων, που ονομάζονται PAE «σπόρων» και η άλλη που περιέχει αταίριαστα ζεύγη βάσεων για να δημιουργήσει PAE «ανάπτυξης». «Έτσι, έχετε τους αρχικούς σας κρυστάλλους [σωματίδια «σπόρων»] που σχηματίζουν ένα διάλυμα, και αργότερα οι πιο αδύναμοι σας [σωματίδια «αύξησης»] μπορούν να αναπτυχθούν πάνω από αυτό που υπάρχει ήδη», είπε ο Κάιλ Γκίμπσον. , μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο Mirkin και συνεπικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι ερευνητές μπόρεσαν να βελτιώσουν την ομοιομορφία των κρυστάλλων. Θα μπορούσαν επίσης να επιλέξουν ανεξάρτητα το νανοσωματίδιο και την αλληλουχία του κελύφους του DNA και ουσιαστικά να τα αναμίξουν και να τα ταιριάξουν, επιτρέποντάς τους να ενσωματώσουν διαφορετικούς τύπους υλικών στους κρυστάλλους. "Ένα πράγμα που πιστεύουμε ότι είναι πολύ ισχυρό για να προχωρήσουμε είναι να σκεφτούμε πώς μπορούμε να παρακολουθήσουμε αυτές τις διαδικασίες [κρυστάλλωσης] χρησιμοποιώντας διαφορετικούς πυρήνες σωματιδίων", πρόσθεσε ο Gibson. «Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να γίνουν αυτές οι ενδιαφέρουσες δομές πυρήνα-κελύφους σε ένα μόνο βήμα, το οποίο προηγουμένως απαιτούσε πολλαπλά βήματα με μετασυνθετική σταθεροποίηση του πρώτου κρυστάλλου πριν από το δεύτερο βήμα ανάπτυξης», είπε ο Landy. «Με αυτά τα δύο διαφορετικά πλεονεκτήματα αλληλεπίδρασης DNA, εάν μπορούμε ουσιαστικά να επισημάνουμε πού πηγαίνουν οι διαφορετικοί τύποι σωματιδίων στην τελική δομή, είναι χρήσιμο να διερευνήσουμε αυτά τα θεμελιώδη ερωτήματα».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• Minting the Future με την Adryenn Ashley. Πρόσβαση εδώ.
• Αγορά και πώληση μετοχών σε εταιρείες PRE-IPO με το PREIPO®. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62958.php