De självsammansättande egenskaperna hos DNA-molekylen har möjliggjort konstruktionen av ett spännande utbud av former i nanoskala. Sådana nanoarkitekturer kan så småningom hitta sin väg in i en ny generation av mikroelektronik, halvledare, biologiska och kemiska avkänningsanordningar och en mängd biomedicinska tillämpningar. Nu Hao Yan och Yan Liu, professorer vid Biodesign Institutes Center for Single Molecule Biophysics och deras medarbetare har introducerat en ny metod för att deterministiskt och exakt placera silvernanopartiklar på självmonterande DNA-ställningar.

I deras senaste forskning, gruppen använde en lång enkelsträng av DNA, som hade vikts till en triangulär byggplattform genom en process som kallas DNA-origami. Denna arkitektoniska grund 'dekorerades' sedan med en, två eller tre silver nanopartiklar, som självmonteras på förutbestämda platser på DNA-nanostrukturen. Gruppens experimentella resultat, som visas i den avancerade onlineupplagan av tidskriften Angewandte Chemie , visa för första gången lönsamheten av att använda silver, snarare än guldnanopartiklar som traditionellt appliceras på DNA-plattor eller origamibaserade arkitekturer. Studien var medförfattare av Suchetan Pal, Zhengtao Deng, Baoquan Ding.

En av många applikationer för DNA-ställningar som är översållade med nanopartiklar är att utföra exakta avkänningsoperationer i molekylär skala. Känslig detektion av enstaka molekyler med hög specificitet är av stort vetenskapligt intresse för kemister, biologer, farmakologer, medicinska forskare och de som är involverade i miljöområden där spåranalys krävs. Den detaljerade studien av mänskliga gener är bara ett område där förbättrad enmolekyldetektion kan vara till enorm fördel.

I deras nuvarande ansträngningar, gruppen försökte utnyttja egenskaperna hos silvernanopartiklarna för att öka ytplasmonresonansen – en vibration av elektroner som kan ge forskare ledtrådar om den molekylära naturen hos provet de studerar. "Teoretiskt sett, människor förutspådde att en lokal ytplasmonresonans kan vara mycket starkare om du använder silverpartiklar jämfört med guld, " sa Yan. Dessa lokalt förbättrade områden mellan nanopartiklar kallas elektriska hot spots.

Gruppen dock var tvungen att övervinna betydande hinder för användningen av silvernanopartiklar. Silver tenderar att vara mycket mindre stabilt än guld och kan lätt oxidera i sitt normala tillstånd. För att motverka denna tendens, Yan och Lius team fäste flera svavelatomer till ryggraden i DNA-strängen som användes för att göra plattformen för nanopartiklarna. Varje silvernanopartikel hålls sedan stadigt på plats av nio svavelatomer, när den väl är monterad på DNA-origamiformen.

Den nya studien banar väg för att skapa en mer funktionell DNA-arkitektur. "Jag tror att detta arbete kommer att öppna dörrar för att implementera och studera avståndsberoende plasmonisk interaktion mellan ädla nanopartiklar på singelpartikelnivå, " sa Yan, och tillägger att de första kritiska stegen för att skapa hierarkiskt organiserade silvernanopartikelstrukturer nu har tagits.