Ny forskning från North Carolina State University visar att guldnanopartiklar med en lätt positiv laddning arbetar kollektivt för att reda ut DNA:s dubbla helix. Detta fynd har konsekvenser för genterapiforskningen och det framväxande området för DNA-baserad elektronik.

"Vi började detta arbete med målet att förbättra metoderna för att förpacka genetiskt material för användning i genterapi, " säger Dr Anatoli Melechko, en docent i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till en artikel som beskriver forskningen. Genterapi är ett tillvägagångssätt för att hantera vissa medicinska tillstånd genom att modifiera DNA:t i relevanta celler.

Forskargruppen introducerade guldnanopartiklar, cirka 1,5 nanometer i diameter, i en lösning innehållande dubbelsträngat DNA. Nanopartiklarna var belagda med organiska molekyler som kallas ligander. Några av liganderna höll en positiv laddning, medan andra var hydrofoba – vilket betyder att de stöttes bort av vatten.

Eftersom guldnanopartiklarna hade en liten positiv laddning från liganderna, och DNA är alltid negativt laddat, DNA och nanopartiklar drogs samman till komplexa paket.

"Dock, vi upptäckte att DNA:t faktiskt öppnades av guldnanopartiklarna, " säger Melechko. De positivt laddade liganderna på nanopartiklarna fästa vid DNA:t som förutspått, men nanopartiklarnas hydrofoba ligander blev trassliga med varandra. När denna trassling drog nanopartiklarna in i kluster, nanopartiklarna drog isär DNA:t. Video av processen är nedan:

"Vi tror att guldnanopartiklar fortfarande lovar genterapi, " säger Dr Yaroslava Yingling, en biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid NC State och medförfattare till uppsatsen. "Men det är klart att vi måste skräddarsy liganderna, laddning och kemi hos dessa material för att säkerställa att DNA:s strukturella integritet inte äventyras."

Fyndet är också relevant för forskning om DNA-baserad elektronik, som hoppas kunna använda DNA som mall för att skapa nanoelektroniska kretsar. Eftersom en del arbete inom det området innebär att metallnanopartiklar placeras på DNA, detta fynd indikerar att forskare måste vara noga uppmärksamma på egenskaperna hos dessa nanopartiklar – eller riskera att undergräva DNA:ts strukturella integritet.