Forskare vid University of Montreal har skapat en programmerbar DNA -termometer som är 20, 000x mindre än ett människohår. Detta vetenskapliga framsteg rapporterades i veckan i tidningen Nano bokstäver kan avsevärt hjälpa vår förståelse av naturliga och mänskligt designade nanoteknologier genom att göra det möjligt att mäta temperaturen på nanoskala.

För över 60 år sedan, forskare upptäckte att DNA -molekylerna som kodar för vår genetiska information kan utvecklas vid uppvärmning. "Under de senaste åren har biokemister upptäckte också att biomolekyler som proteiner eller RNA (en molekyl som liknar DNA) används som nanotermometrar i levande organismer och rapporterar temperaturvariationer genom att vika eller veckas ut, "säger seniorförfattaren prof. Alexis Vallée-Bélisle." Inspirerad av de naturliga nanotermometrarna, som vanligtvis är 20, 000x mindre än ett människohår, vi har skapat olika DNA -strukturer som kan vikas och fällas ut vid specifikt definierade temperaturer. "

En av de främsta fördelarna med att använda DNA för att konstruera molekylära termometrar är att DNA -kemi är relativt enkel och programmerbar. "DNA är gjord av fyra olika monomermolekyler som kallas nukleotider:nukleotid A binder svagt till nukleotid T, medan nukleotid C binder starkt till nukleotid G, "förklarar David Gareau, första författaren till studien. "Med hjälp av dessa enkla designregler kan vi skapa DNA -strukturer som fälls ut och fälls ut vid en specifikt önskad temperatur." "Genom att lägga till optiska reportrar till dessa DNA -strukturer, vi kan därför skapa 5 nm breda termometrar som producerar en lätt detekterbar signal som en funktion av temperaturen, "tillägger Arnaud Desrosiers, medförfattare till denna studie.

Dessa nanoskala termometrar öppnar många spännande vägar inom det framväxande området nanoteknik, och kan till och med hjälpa oss att bättre förstå molekylärbiologi. "Det finns fortfarande många obesvarade frågor inom biologi, "tillägger prof. Vallée-Bélisle, "Till exempel, vi vet att temperaturen inuti människokroppen hålls vid 37 ° C, men vi har ingen aning om det finns en stor temperaturvariation på nanoskala inuti varje enskild cell. "En fråga som för närvarande undersöks av forskargruppen är att avgöra om nanomaskiner och nanomotorer som utvecklats av naturen under miljontals års utveckling också överhettas när de fungerar vid hög ränta. "Inom en snar framtid, vi föreställer oss också att dessa DNA-baserade nanotermometrar kan implementeras i elektroniskt baserade enheter för att övervaka lokala temperaturvariationer på nanoskala, "avslutar prof. Vallée-Bélisle.