Ved hjælp af DNA -tråde til at designe nye polymermaterialer

Forskere ved McGill University har kemisk præget polymerpartikler med DNA -tråde - en teknik, der kan føre til nye materialer til applikationer lige fra biomedicin til det lovende område "blød robotik".

I en undersøgelse offentliggjort i Naturkemi , forskerne beskriver en metode til at skabe asymmetriske polymerpartikler, der binder sammen på en rumligt defineret måde, den måde atomer kommer sammen til at lave molekyler.

Selvom polymerer bruges i alt fra tøj og mademballage til 3D -print og elektronik, de fleste selvsamlede polymerstrukturer har været begrænset til symmetriske former, såsom sfæriske eller cylindriske former. For nylig, imidlertid, forskere har fokuseret på at skabe ikke-symmetriske polymerstrukturer-for eksempel 'Janus' partikler med to forskellige 'ansigter'-og de er begyndt at opdage spændende nye applikationer til disse materialer. Et eksempel:robotik fremstillet med blødt, fleksible strukturer, der kan ændre form som reaktion på eksterne stimuli.

Metoden beskrevet i Naturkemi papir "introducerer et programmerbart organisationsniveau, der i øjeblikket er svært at opnå inden for polymerkemi, "siger McGill -kemiprofessor Hanadi Sleiman, seniorforfatter af undersøgelsen. "Kemisk kopiering af informationen indeholdt i DNA nanostrukturer tilbyder en kraftfuld løsning på problemet med størrelse, form og retningskontrol for polymere materialer. "

Brug af DNA-bure som skimmelsvampe

Den nye undersøgelse bygger på en teknik udviklet i 2013 af Sleimans forskningsgruppe til at lave nanoskala "bure" fra DNA -strenge, og fyld dem med lipidlignende polymerkæder, der foldes sammen til en kugleformet partikel, der kan indeholde last, såsom lægemiddelmolekyler.

For at tage den nano-tekniske bedrift et skridt videre, Sleiman og hendes ph.d.-studerende Tuan Trinh slog sig sammen med kolleger ved University of Vermont og Texas A&M University i Qatar. Sammen, forskerne udviklede en metode til at præge polymerkuglen med DNA-strenge arrangeret i foruddesignede orienteringer. Burene kan derefter løsnes, efterlader DNA-prægede polymerpartikler, der er i stand til at samle sig selv - ligesom DNA, sig selv - i prædesignede mønstre. Fordi DNA-burene bruges som en 'form' til at bygge polymerpartiklen, partikelstørrelsen og antallet af molekylære enheder i polymeren kan kontrolleres præcist, siger Sleiman, der har Canada Research Chair i DNA Nanoscience.

De asymmetriske polymerstrukturer kan i sidste ende bruges i en række applikationer, siger forskerne. Et potentielt eksempel:polymerpartikler med flere rum, med hvert rum, der indkapsler et andet lægemiddel, der kunne afgives ved hjælp af forskellige stimuli på forskellige tidspunkter. En anden mulighed:porøse membraner, der er asymmetriske, så de leder molekyler ad bestemte veje for at adskille dem derefter.