Forskare i Sydkorea använde zinkfingerproteinet för att utveckla en ny tillverkningsteknik för storlekskontrollerbara magnetiska nanopartikelkluster.

Professor Hak-Sung Kim vid institutionen för biologiska vetenskaper vid Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) och Yiseul Ryu, en doktorand, använde zinkfingerproteinet som specifikt binder till mål-DNA-sekvensen för att utveckla en ny tillverkningsteknik för storlekskontrollerbara magnetiska nanopartikelkluster (NPC). Deras forskningsresultat publicerades i Angewandte Chemie International Edition online den 25 november 2014.

NPC:er är strukturer som består av magnetiska nanopartiklar, guld nanopartiklar, och kvantprickar, som var och en är mindre än 100 nm (10 ^-9 m). NPC:er har en särskiljande egenskap av kollektivitet som inte ses i enstaka nanopartiklar.

Specifikt skiljer sig NPCS i fysikaliska och optiska egenskaper som Plasmon-kopplingsabsorbans, energiöverföringar mellan partiklar, elektronöverföringar, och konduktivitet. Därför, NPC:er kan användas i biologisk och medicinsk forskning samt utveckling av nanoelektriska och nanoplasmonenheter.

För att använda dessa nya egenskaper, storleken och sammansättningen av klustret måste vara utsökt kontrollerad. Dock, tidigare tekniker förlitade sig på kemisk bindning som krävde komplexa steg, vilket gör det svårt att kontrollera storleken och sammansättningen av NPC:er.

Professor Kims team använde zinkfinger, ett DNA-bindande protein, att utveckla en NPCs tillverkningsteknik för att enkelt skapa kluster av önskad storlek. Zinkfingerproteinet innehåller en zinkjon och känner specifikt igen DNA-sekvensen vid bindning, som tillåter den utsökta kontrollen av storleken och klustersammansättningen. Tekniken är också biovänlig.

Professor Kims team skapade linjär struktur av olika storlekar av NPC:er med hjälp av zinkfingerproteiner och tre DNA-sekvenser av olika längd. NPC:erna de producerade bekräftade deras förmåga att kontrollera storleken och strukturen på klustret genom att använda olika DNA-längder.

NPC:erna visade tredubblade T2-relaxationshastigheter jämfört med det befintliga MRI-kontrastmedlet (Feridex) och transporterades effektivt till målceller. Forskningsresultaten visar den potentiella användningen av NPC inom biologiska och medicinska områden som MRI-kontrastmedel, fluorescensavbildning, och drogtransport.

Forskningen använde den specifika bindningsegenskapen hos protein och DNA för att utveckla en ny metod för att skapa en oorganisk nanopartikels supramolekylära sammansättning. Tekniken kan användas och tillämpas i stor utsträckning i andra nanopartiklar för framtida forskning inom diagnos, bildbehandling, och läkemedels- och genleverans.