Common Pool Chemical kan være nøglen til at opbygge Triple-Helix DNA-nanomaterialer

Cyanursyre er en af ​​de mange kemikalier, som du aldrig har hørt om, men som udfører triste men nyttige opgaver for at gøre vores moderne livsstil mulig. I tilfælde af dette kemikalie-også kaldet CYA-er dets daglige job at forhindre bakteriedræbende klor i svømmehaller i at blive ødelagt af solens ultravoldelige stråler. Alt hvad du behøver for at holde din baghave pool sikker og sund er en meget lille koncentration af CYA, ikke mere end 60 til 80 dele pr. million. Du ved nok ikke engang, at du putter det i vandet, da mange pulveriserede, tablet- og stickchlorbehandlinger inkluderer CYA i blandingen.

Men nu, forskere ved Canadas McGill University har muligvis fundet en eksotisk, banebrydende brug til CYA, en der pludselig kunne gøre det til et meget vigtigere kemikalie. I en nylig artikel i tidsskriftet Nature Chemistry, forskerne beskriver, hvordan CYA kan bruges til at coaxere deoxyribonukleinsyre, eller DNA - det massive molekyle, der gemmer genetisk information i vores celler - til at danne en tredobbelt helix, en struktur, der er dramatisk forskellig fra DNA's sædvanlige dobbelte helix.

Denne udvikling kan være enorm, på en utrolig lille måde. Det kan sætte forskere i stand til at oprette nye former for DNA -forsamlinger, herunder dem, der indeholder nye bogstaver i det genetiske alfabet, og opret dem med nye egenskaber. Disse DNA -nanomaterialer kunne bruges til at bygge alle mulige ting, fra syntetisk menneskeligt væv til bittesmå apparater til levering af medicin inde i kroppen.

Hanadi Sleiman, en DNA -nanovidenskabsmand ved McGill og seniorforfatter af undersøgelsen, siger, at den nye proces kunne bruges med andre kemikalier, der ligner CYA i molekylær størrelse.

"Det er første gang, at et lille molekyle har vist sig at forårsage samling af DNA-strenge til et nyt materiale ved hydrogenbinding, "siger hun via e -mail." Ved hjælp af det princip, som vi introducerede i dette papir, vi kan bruge mange andre små molekyler til at få DNA til at danne en række nye biomaterialer. "

Steven Maguire, en forsker i Queens Universitys SNO+ -program, der ikke var involveret i undersøgelsen, forklarer, "Ved at bygge brugerdefinerede sektioner af DNA, forskere kan programmere dem til at bygge meget små strukturer, ligner den måde, hvorpå DNA bruges til at bygge proteiner i levende celler. "

Ifølge Maguire, processen udviklet af Sleimans team giver en løsning på et af de store problemer i det spirende felt. "Begrænsningerne ved nuværende DNA -nonomaterialer er, at de ikke forgrener sig - det er som at prøve at bygge noget med Tinkertoys, men kun med 180-graders stik, "siger han." Ved hjælp af denne nye 'stjerne' -metode kan du bygge i forskellige retninger frem for bare i lige linjer, og giver forskere mulighed for at opbygge flere og varierede strukturer. Det lyder som et temmelig stort gennembrud på området. "

Den nye proces var otte år undervejs. Det hele startede, da Sleiman nævnte for andre forskere i hendes laboratorium, at CYA måske var et godt kemikalie at eksperimentere med, fordi molekylet har tre flader med de samme bindingsegenskaber som thymin, T i DNA -alfabetet, der også inkluderer adenin, guanin og cytosin (A, G og C, henholdsvis).

"Min elev Faisal Aldaye prøvede det dengang, og kom tilbage og fortalte mig, at han havde observeret meget lange og rigelige fibre ved atomkraftmikroskopi, "siger Sleiman." Dog, det tog os otte år og inddragelse af tre ph.d. -studerende, en post-doc og en samarbejdspartner på Queen's University for endelig at finde ud af den interne struktur af disse fibre. Det viser sig, at fibrene er fremstillet af tredobbelte spirader af polyadeniner, og hvert niveau inde i spiralen er et hexametrisk, blomsterlignende roset af adenin- og cyanursyrenheder. Det er den længste tid, det har taget os at udgive et papir fra den første opdagelse. "

En anden grund til at CYA er lovende for at bygge DNA -nanostrukturer, fordi det er både billigt og har lav toksicitet. Rigoberto Advincula, professor i afdelingen for makromolekylær videnskab og teknik ved Case Western Reserve University, hyldede også den nye proces som "et stort fremskridt". Han siger via e -mail, at bl.a. de nanofiberstrukturer, der er skabt ved processen, kan bruges til at konstruere væv, der er mere biokompatibelt med den person, der ville modtage det i en transplantation.

Forskere ved det amerikanske energiministeriums Brookhaven National Laboratory har brugt bundtede DNA -strenge til at bygge små bure til at fange og arrangere nanopartikler, på en måde, der efterligner diamantens krystallinske struktur.