(Phys.org)- Ny forskning gör det möjligt för forskare att skulptera polymerer i två- och tredimensionella former, liknande hur polypeptider viker sig till funktionella tredimensionella former. Denna förmåga är särskilt fördelaktig för konjugerade polymerer, polymerer som har ett nätverkat pi-elektron-system, för att de bedriver. Immobilisering och formning av ledande polymerer är ett viktigt steg i konstruktionen av molekylära kretsar.

En grupp forskare från Aarhus universitet i Danmark, Wyss Institute vid Harvard, och Max Plank Institute i Tyskland, har syntetiserat, kännetecknas, och immobiliserade en konjugerad polymer med användning av DNA -origami. Deras polymer kunde formas och formas till olika två- och tredimensionella former samtidigt som dess fysiska egenskaper bibehölls. Deras arbete dyker upp i Naturnanoteknik .

Knudsen, et al. syntetiserade en konjugerad borstpolymer, (2, 5-dialkoxi) parafenylenvinylen (APPV) som är funktionaliserad med en nio nukleotid lång enkelsträngad DNA (ssDNA) sekvenser för att fungera som en koppling till DNA origami. APPV har hydroxylgrupper längs ryggraden som är fästa vid fenylenenheter. Dessa hydroxylgrupper är tillgängliga för funktionalisering med syntetiskt ssDNA.

SsDNA glödgade till komplementära strängar som sträcker sig från en DNA -plattform, sålunda håller polymeren på plats. Denna teknik är känd som DNA -origami eftersom de komplementära DNA -strängarna som sträcker sig från DNA -origami kan skräddarsys till vilken form eller design som helst och bör styra polymeren med dess komplementära ssDNA för att ta samma form.

I detta experiment, APPV-DNA karakteriserades med gelpermeationskromatografi, UV-Vis spektroskopi, fluorescensspektroskopi, XPS, och AFM. Gelpermeationskromatografi visade att polymerstorleken varierade från 340 kDa till 3, 300 kDa. Denna och AFM -studier indikerade förekomsten av mindre och längre polymerstycken. XPS visade att mindre än två tredjedelar av fenylenenheterna, innehållande hydroxylgrupper, där funktionaliserad med ssDNA. Dessutom, AFM -studier gav ytpotentialinformation, vilket indikerar att APPV-DNA-polymeren har en högre laddningsöverföring än kiseloxidsubstratet men lägre än guld- eller kolnanorör.

Polymeren immobiliserades sedan på DNA-origami i olika två- och tredimensionella former, och laddningsöverföring samt polymerintegritet testades. Det första testet involverade DNA -origami i linjär, U-formad, och vid 90 ^o vinklar. Ytpotentialstudier indikerade att den immobiliserade APPV-DNA-polymeren uppvisade liknande laddningsöverföringsförmåga i alla konformationer. Polymerens flexibilitet verifierades genom att den utsattes för DNA -origami -former som skulle anstränga strukturen:våg, trappa, och cirkulär.

Till sist, APPV-DNA-polymeren formades till en tredimensionell cylindrisk struktur gjord av staplade ringar av dubbla spiraler. De staplade ringarna hålls ihop med hjälp av häftklamrar. TEM -studier bekräftade cylinderns form, men polymeren ger inte tillräcklig kontrast för fullständig karakterisering med användning av TEM. AFM eller andra skanningsmikroskopitekniker fungerar inte heller för denna typ av struktur. Interaktionen mellan spetsen och molekylen kan skada polymerens "mjuka" tredimensionella struktur.

För att få en tredimensionell återgivning av APPV-DNA-cylindern, Knudsen, et al. använt DNA-FÄRG. Användning av överskott av ns-nukleotid ssDNA som inte binder till DNA origami-strukturen, Knudsen, et al. tillverkade komplementära trådar med en fluorescerande etikett. De använde sedan DNA-PAINT för att visualisera strängmönstret och återge en tredimensionell bild.

Denna forskning visar förmågan att kontrollera den två- och tredimensionella konformationen av en konjugerad polymer, som har lovande konsekvenser för molekylär kretsdesign.

© 2015 Phys.org