Новая техника может упростить использование наночастиц золота в электронике и медицине
Наночастицы золота обладают необычными оптическими, электронными и химическими свойствами, которые можно использовать в новых технологиях — от наноэлектроники до лечения рака.
Наиболее интересные свойства проявляются, когда частицы сближаются — в кластерах из нескольких штук или кристаллах из миллионов. Однако манипулировать частицами размером в миллионные доли дюйма обычными лабораторными инструментами невозможно. Основная задача — собрать эти частицы, контролируя трёхмерную форму их расположения.
Один из подходов — использование синтетических цепочек ДНК для организации наночастиц. Учёные присоединяли отдельные цепи ДНК к поверхности золотых частиц, создавая различные сборки, поскольку цепи ДНК запрограммированы на соединение по определённым шаблонам. Но такие гибридные наноструктуры сложны и дороги в производстве, что ограничивает их практическое применение. Процесс похож на ручное изготовление книг.
Теперь появился наночастичный эквивалент печатного пресса. Он эффективен, многоразов и несёт больше информации, чем раньше. В работе, опубликованной в Nature Chemistry, исследователи из Университета Макгилла описали процедуру создания структуры ДНК со специфическим рисунком исходящих цепей; на конце каждой цепи — химический «липкий участок». Когда наночастица золота контактирует с наноструктурой ДНК, она прилипает к этим участкам. Затем учёные растворяют сборку в дистиллированной воде, разделяя наноструктуру ДНК на составные цепи и оставляя на золотой наночастице отпечаток ДНК.
«Эти закодированные золотые наночастицы беспрецедентны по своему информационному содержанию, — говорит старший автор Ханади Слейман. — Сами наноструктуры ДНК можно использовать повторно, подобно штампам в старом печатном прессе».
От витражей к оптоэлектронике
Некоторые свойства наночастиц золота были известны веками. Средневековые мастера добавляли хлорид золота в расплавленное стекло для создания рубиново-красного цвета в витражах — результат, как позже выяснили химики, светорассеивающих свойств крошечных частиц золота.
Исследователи надеются, что их новая производственная техника поможет внедрить ДНК-кодированные наночастицы в передовые технологии. Следующим шагом будет изучение свойств структур, созданных из этих новых строительных блоков.
«Подобно тому, как атомы соединяются в сложные молекулы, узорчатые ДНК-золотые частицы могут связываться с соседними, образуя чётко определённые сборки», — отмечает первый автор Томас Эдвардсон.
Их можно использовать в оптоэлектронных наноустройствах и биомедицине. Например, рисунки цепей ДНК можно запрограммировать на нацеливание на специфические белки раковых клеток для их обнаружения или избирательного уничтожения.