DNA로 결정 공학 개선

DNA로 결정 공학 개선

타임 스탬프 : 8 년 2023 월 11 일 오전 27시 XNUMX 분
소스 노드 : 2637423
08 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 노스웨스턴 연구진은 미세 조정된 DNA 상호작용 강도가 콜로이드 결정 공학을 개선하여 기능성 나노물질의 배열을 생성하는 데 사용을 향상시킬 수 있음을 입증했다고 최근 연구에서 발표했습니다. ACS 나노 (“Programming Nucleation and Growth in Colloidal Crystals Using DNA”). 이 연구의 선임 저자는 노스웨스턴 와인버그 예술과학대학 화학과 조지 B. 래스만 교수, 혈액종양학부 교수이자 국제나노기술연구소 소장인 채드 미르킨(Chad Mirkin) 박사이다. DNA를 이용한 콜로이드 결정 공학에는 나노입자를 프로그래밍 가능한 원자 등가물, 즉 "PAE"로 변형하는 작업이 포함되며, 이는 프로그래밍 가능한 합성 DNA 서열을 설계하는 데 사용할 수 있는 콜로이드 결정을 형성하는 데 사용됩니다. 가장 최근에 이 공정은 결정 크기와 모양을 제어하는 ​​데 중점을 두었지만 확립된 방법을 사용하더라도 결정 형성, 핵 생성 및 성장을 분리하는 것이 어려울 수 있습니다. 코어-쉘 결정의 개략도를 표시하는 이미지 코어-쉘 결정의 개략도를 표시하는 이미지; 빨간색 영역에는 "씨앗" DNA가 있는 금 나노입자가 포함되어 있고 노란색 껍질 영역에는 "성장" DNA가 있는 은 나노입자가 포함되어 있습니다. (사진설명: 미르킨 연구소) “기존 결정이 프로세스 전반에 걸쳐 성장하는 동안 새로운 결정이 프로세스 전반에 걸쳐 핵을 생성할 수 있습니다. 따라서 프로세스 후반에 형성될 수 있는 매우 작은 결정과 전체 시간 동안 성장하는 큰 결정이 있을 수 있으며 결국에는 정말 큰 결정이 발생하게 됩니다. 결정의 크기 측면에서 인구가 균일하지 않습니다. 따라서 초기 결정 형성과 성장이라는 두 가지 사건을 분리하려는 노력이 우리가 해결하고 싶었던 문제였습니다.”라고 Weinberg College of Arts and Sciences 화학과 박사과정 학생이자 공동 책임자인 Kaitlin Landy는 말했습니다. 연구의 저자. 해당 연구에서 Mirkin 팀은 콜로이드 결정화에서 핵 생성과 성장을 분리하기 위해 DNA 상호 작용 강도를 어떻게 사용할 수 있는지 탐구했습니다. 이를 위해 팀은 보완적인 나노입자의 두 그룹을 만들었습니다. 하나는 "종자" PAE라고 하는 보완적인 염기쌍을 포함하는 배치이고 다른 하나는 "성장" PAE를 만들기 위해 일치하지 않는 염기쌍을 포함하는 배치입니다. Kyle Gibson은 "따라서 용액을 형성하는 초기 결정['종자' 입자]이 있고 나중에 더 약한 결정['성장' 입자]이 이미 존재하는 것 위에 성장할 수 있습니다."라고 말했습니다. , Mirkin 연구소의 박사후 연구원이자 연구의 공동 저자입니다. 이 방법을 사용하여 연구자들은 결정 균일성을 향상시킬 수 있었습니다. 그들은 또한 나노입자와 DNA 껍질 서열을 독립적으로 선택하고 본질적으로 이들을 혼합하고 일치시켜 다양한 유형의 물질을 결정에 통합할 수 있었습니다. Gibson은 "우리가 앞으로 나아갈 수 있는 가장 강력한 방법 중 하나는 다양한 입자 코어를 사용하여 이러한 [결정화] 프로세스를 추적할 수 있는 방법을 생각하는 것입니다."라고 덧붙였습니다. “이 방법은 이전에는 두 번째 성장 단계 전에 첫 번째 결정의 합성 후 안정화와 함께 여러 단계가 필요했던 흥미로운 코어-쉘 구조를 단일 단계로 만드는 데 사용할 수 있습니다.”라고 Landy는 말했습니다. "이 두 가지 서로 다른 DNA 상호 작용 강도를 통해 서로 다른 유형의 입자가 최종 구조에서 어디로 가는지 본질적으로 표시할 수 있다면 이러한 근본적인 질문을 조사하는 것이 유용합니다."

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