En miljövänlig metod för att syntetisera DNA-koppar nanoflower med hög belastningseffektivitet, låg cytotoxicitet, och starkt motstånd mot nukleaser har utvecklats av professor Hyun Gyu Park vid Institutionen för kemisk och biomolekylär teknik och hans medarbetare.

Forskargruppen bildade framgångsrikt en blomformad nanostruktur i ett miljövänligt skick genom att använda interaktioner mellan kopparjoner och DNA-innehållande amid- och amingrupper. De resulterande nanoflowerna uppvisar hög DNA -laddningskapacitet utöver låg cytotoxicitet.

Blomformade nanokristaller som kallas nanoflower har fått uppmärksamhet för sina distinkta egenskaper med hög ytråhet och hög yta till volymförhållanden. Nanoflowerna har använts på många områden, inklusive katalys, elektronik, och analytisk kemi.

På senare tid, forskningsgenombrott gjordes i generationen av hybrid oorganiska-organiska nanoflower som innehåller olika enzymer som organiska komponenter. Hybridiseringen med oorganiska material förbättrade kraftigt enzymatisk aktivitet, stabilitet, och hållbarhet jämfört med motsvarande fria enzymer.

Rent generellt, bildandet av proteinnanokristaller kräver hög värmebehandling så det har begränsningar för att uppnå den höga laddningskapaciteten hos intakt DNA.

Forskargruppen tog upp frågan, med fokus på det faktum att nukleinsyror med väldefinierade strukturer och selektiva igenkänningsegenskaper också innehåller amid- och amingrupper i sina nukleobaser. De bevisade att blommeliknande strukturer kunde bildas genom att använda nukleinsyror som en syntetisk mall, som banade vägen för att syntetisera hybridnanoflower som innehåller DNA som en organisk komponent i ett miljövänligt skick.

Teamet bekräftade också att denna syntetiska metod kan användas universellt på alla DNA -sekvenser som innehåller amid- och amingrupper. De sa att deras tillvägagångssätt är ganska unikt med tanke på att majoriteten av tidigare verk fokuserade på användning av DNA som en länk för att montera nanomaterialen. De sa att metoden har flera fördelaktiga funktioner. Först, det ”gröna” syntetiska förfarandet innehåller inga giftiga kemikalier, och visar låg cytotoxicitet och starkt motstånd mot nukleaser. Andra, de erhållna nanoflowerna uppvisar exceptionellt hög DNA -laddningskapacitet.

Framför allt, sådana överlägsna egenskaper hos hybridnanoflower möjliggjorde känslig detektering av olika molekyler inklusive fenol, Väteperoxid, och glukos. DNA-koppar nanoflower visade ännu högre peroxidasaktivitet än protein-koppar nanoflower, vilket kan bero på den större ytarean på de blomformade strukturerna, skapa en större chans att tillämpa dem inom området för avkänning av detektion av väteperoxid.

Forskargruppen förväntar sig att deras forskning kommer att skapa olika tillämpningar inom många områden, inklusive biosensorer och kommer att tillämpas ytterligare i terapeutiska tillämpningar.

Professor Park sa, "Den oorganiska komponenten i hybridnanoflowerna uppvisar inte bara låg cytotoxicitet, men skyddar också det inkapslade DNA:t från att klyvas av endonukleasenzymer. Med denna funktion, nanostrukturen kommer att appliceras på att utveckla genterapeutiska bärare. "