Использование строительных блоков жизни для управления сборкой наночастиц
Исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США используют ДНК — молекулу, несущую генетические инструкции жизни, — для изучения того, как контролировать как скорость сборки наночастиц, так и структуру образующихся нанокластеров.
Умение контролировать и настраивать сборку наночастиц, размеры которых составляют порядка миллиардных долей метра, может привести к применению в самых разных областях — от более эффективного производства энергии и хранения данных до систем целевой доставки лекарств в клетки.
Мэтью Майе, химик из недавно открывшегося Центра функциональных наноматериалов Брукхейвена, представит последние достижения в этой области на 234-м Национальном собрании Американского химического общества.
«Мы можем синтезировать наночастицы с очень хорошо контролируемыми оптическими, каталитическими и магнитными свойствами, — сказал Майе. — Обычно они свободно перемещаются в растворе, но для использования в функциональном устройстве их необходимо организовать в трех измерениях или на поверхностях хорошо контролируемым образом. Вот где в игру вступает самосборка. Мы хотим, чтобы частицы делали работу сами».
С помощью оптических измерений, просвечивающей электронной микроскопии и рентгеновского рассеяния в Национальном источнике синхротронного излучения Брукхейвена Майе и его коллеги показали, как контролировать самосборку золотых наночастиц с помощью различных типов ДНК.
Их метод использует естественную склонность этой молекулы к соединению компонентов, называемых основаниями и известных под буквенными кодами A, T, G и C. Синтетическая ДНК, используемая в лаборатории, присоединяется к отдельным золотым наночастицам и настраивается на распознавание и связывание с комплементарной ДНК, расположенной на других частицах. Этот процесс формирует кластеры, или агрегаты, содержащие множество частиц.
Ранее исследовательская группа использовала жесткую двуцепочечную ДНК для ускорения и замедления процесса сборки наночастиц. Совсем недавно они также усовершенствовали метод регулирования размера получаемых кластеров частиц путем включения нескольких типов цепей ДНК.
«Самосборка — это действительно рубеж нанонауки, — сказал Майе. — Умение взять раствор наноматериалов и получить в итоге функциональное устройство станет большим достижением».
Источник: Брукхейвенская национальная лаборатория