• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • DNA kan fungera som kardborre för nanopartiklar

    Argonne-forskaren Byeongdu Lee har bestämt att olika former av guld nanopartiklar, över och under, kommer att självmontera till olika konfigurationer när de fästs till enkla DNA-strängar.

    DNA kan göra mer än att styra hur kroppar vi har skapat - det kan också styra sammansättningen av många typer av material, enligt en ny studie från det amerikanska energidepartementets Argonne National Laboratory.

    Argonne-forskaren Byeongdu Lee och hans kollegor vid Northwestern University upptäckte att DNA-strängar kan fungera som en sorts nanoskopisk "kardborre" som binder samman olika nanopartiklar. "Det är i allmänhet svårt att exakt kontrollera monteringen av dessa typer av nanostrukturer, " sa Lee. "Genom att använda DNA, vi lånar naturens kraft."

    "Velcro"-effekten av DNA:t orsakas av molekylens "klibbiga ändar, "som är regioner av oparade nukleotider - byggstenarna i DNA - som är benägna att binda kemiskt till sina basparpartners, precis som i våra gener. När tillräckligt lika regioner kontaktar varandra, kemiska bindningar bildar ett styvt gitter. Forskare och ingenjörer tror att dessa komplexa nanostrukturer har potential att utgöra grunden för ny plast, elektronik och bränslen.

    2008, Lee och hans kollegor fäste DNA till sfäriska nanopartiklar gjorda av guld, i hopp om att kontrollera hur partiklarna ordnar sig till kompakta, beställda kristaller. Denna process kallas nanopartikel-"packning, " och Lee trodde att genom att fästa DNA till nanopartiklarna, han kunde kontrollera hur de packade ihop. "Material som är förpackade på olika sätt - även om de är gjorda av samma ämne - har visat sig uppvisa dramatiskt olika fysikaliska och kemiska egenskaper, " sa Lee.

    Medan experimentet 2008 visade att DNA verkade kontrollera den instansen av packning av nanosfären, det var inte känt om effekten skulle inträffa med olika nanopartikelgeometrier. Det nyare experimentet tittade på olika former av nanopartiklar för att avgöra om deras konturer påverkade hur de packades.

    Enligt Lee, de sfäriska nanopartiklarna i det tidigare experimentet tenderade att ordna sig i en av två separata typer av kubiska kristaller:en ansiktscentrerad kub (en enkel kub med nanosfärer vid varje vertex och ytterligare sådana placerade i mitten av varje ansikte) eller en kropps- centrerad kub (en enkel kub med en extra nanosfär placerad i mitten av själva kuben). Typen av galler som nanopartiklarna bildade bestämdes av hur de "klibbiga ändarna" fästa vid nanopartiklarna parade ihop.

    I det nyare experimentet, partiklarnas form förändrade materialets slutliga struktur, men bara i den mån det förändrade hur DNA "klibbiga ändar" fäster vid varandra. Faktiskt, studien visade att dodekaedriska (12-sidiga) nanopartiklar arrangerade i en ansiktscentrerad kubisk konfiguration medan oktaedriska (8-sidiga) nanopartiklar bildade kroppscentrerade kuber - även när nanopartiklarna var fästa vid identiska DNA-strängar. "Vi kanske kan göra alla olika typer av nanopartikelförpackningsstrukturer, men strukturen som kommer att resultera kommer alltid att vara den som maximerar mängden bindning, " han sa.

    "Den ansiktscentrerade kubiska strukturen är det mest kompakta sättet för nanopartiklarna att ordna sig, medan den kroppscentrerade kubiken är något mindre kompakt. DNA-bindningen är verkligen den verkliga kraften som styr konstruktionen av gittret, " han lade till.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com