Proximala tymidiner som platser för tvärbindning i DNA-nanostrukturer. (A) Vänster:Kemiska strukturer av två proximala tymidiner före UV-bestrålning. Till höger:Schematisk illustration av en DNA-nanostruktur med sex helixknippen med enkelsträngade tymidiner vid strängterminaler (1), vid halvkorsningar (2), vid fulla korsningar (3), och tymidinslingor (4) före UV-bestrålning. (B) Som i (A) men efter exponering för ljus med 310 nm våglängd. CPD-bindningar indikeras som röda ellipsoider. Kreditera: Vetenskapens framsteg (2018). DOI:10.1126/sciadv.aau1157
Ett team av forskare vid Tekniska universitetet i München (TUM) har utvecklat ett sätt att stärka DNA-nanostrukturer för förbättrad överlevnad under tuffa miljöförhållanden. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , gruppen beskriver sin teknik och varför de tror att den kommer att vara användbar.
Sex år sedan, ett team på TUM ledd av Hendrik Dietz utvecklade en teknik för att använda DNA för att bygga nanostrukturer. De resulterande nanostrukturerna visade sig vara självmonterande med atomär precision. Efter att ha minskat tiden det tog för strukturerna att monteras, tekniken tog sig in i industrin – sådana nanostrukturer ger nu ett sätt att skapa uppsättningar av kvantprickar som används i displayenheter och för Raman-spektroskopitillämpningar.
I detta nya verk, ett annat lag under ledning av Dietz har förbättrat tekniken, denna gång gör nanostrukturerna mer robusta. En av de begränsande faktorerna för att använda DNA-nanostrukturer var deras tendens att rivas upp när de utsätts för höga temperaturer. För att övervinna detta problem, forskarna modifierade sin teknik för att bilda fler kovalenta bindningar efter att nanostrukturerna skapats. I en överraskande twist, teamet fann att applicering av UV-strålning efter självmonteringsperioden bildade fler bindningar. Obligationerna, i tur och ordning, förhindra att de dubbla spiralerna lindas upp. Forskarna förklarar att tekniken fungerar eftersom strålningen får intilliggande T-baser att reagera med varandra.
Vid testning av nanostrukturer gjorda med den nya tekniken, forskarna fann att de kunde motstå temperaturer upp till 90°C. De noterar att de ytterligare bindningarna också gjorde nanostrukturerna mer kapabla att motstå miljöer som de inne i en levande organism. De noterade, för, att bestrålning av nanostrukturerna också tog bort defekter.
Forskarna hävdar att de nu har tagit bort det sista hindret som förhindrar utbredd användning av DNA-nanostrukturer och förväntar sig att de kommer att ha många olika tillämpningar. De noterar att nanostrukturerna är idealiska för biomedicinska tillämpningar. De påpekar också att de inte är färdiga med sin forskning – deras nästa utmaning blir att försöka förstå vad som händer när nanostrukturerna introduceras i levande organismer.
© 2018 Phys.org
