Forskare vid McGill University har utvecklat en ny, lågkostnadsmetod för att bygga DNA-nanorör block för block - ett genombrott som kan bidra till att bana väg för byggnadsställningar gjorda av DNA-strängar att användas i applikationer som optiska och elektroniska enheter eller smarta läkemedelsleveranssystem.
Många forskare, inklusive McGill-teamet, har tidigare konstruerat nanorör med en metod som bygger på spontan sammansättning av DNA i lösning. Den nya tekniken, rapporterade idag i Naturkemi , lovar att ge färre strukturella brister än den spontana monteringsmetoden. Byggstensmetoden gör det också möjligt att bättre kontrollera storleken och mönstren på DNA-strukturerna, forskarna rapporterar.
"Precis som ett Tetris-spel, där vi manipulerar spelpjäserna med syftet att skapa en horisontell linje med flera block, vi kan nu bygga långa nanorör block för block, sa Amani Hariri, en doktorand vid McGills avdelning för kemi och huvudförfattare till studien. "Genom att använda ett fluorescensmikroskop kan vi ytterligare visualisera bildandet av rören i varje steg av monteringen, eftersom varje block är märkt med en fluorescerande förening som fungerar som en fyr. Vi kan sedan räkna antalet block som ingår i varje rör när det är konstruerat."
Denna nya teknik möjliggjordes av de senaste årens utveckling av enmolekylmikroskopi, som gör det möjligt för forskare att titta in i nanovärlden genom att slå på och av fluorescensen hos enskilda molekyler. (Det banbrytande arbetet vann tre amerikanska och tyska vetenskapsmän 2014 års Nobelpris i kemi.)
Hariris forskning leds gemensamt av kemiprofessorerna Gonzalo Cosa och Hanadi Sleiman, som var medförfattare till den nya studien. Cosas forskargrupp är specialiserad på enkelmolekylära fluorescenstekniker, medan Sleiman's använder DNA-kemi för att designa nya material för läkemedelstillförsel och diagnostiska verktyg.
Den specialbyggda monteringstekniken som utvecklats genom detta samarbete "ger oss möjligheten att övervaka nanorören när vi bygger dem, och se deras struktur, robusthet och morfologi, sa Cosa.
"Vi ville kontrollera nanorörens längder och funktioner en i taget, sa Sleiman, som innehar Canada Research Chair in DNA Nanoscience. De resulterande "designer nanorör, " tillägger hon, lovar att vara mycket billigare att producera i stor skala än de som skapas med så kallad DNA-origami, en annan innovativ teknik för att använda DNA som ett konstruktionsmaterial i nanoskala.
