Sølv beviser sin evne til nanoteknologiske applikationer

DNA-molekylets selvsamlende egenskaber har muliggjort konstruktionen af ​​en spændende række af nanoskalaformer. Sådanne nanoarkitekturer kan i sidste ende finde vej til en ny generation af mikroelektronik, halvledere, biologiske og kemiske sensorer og et væld af biomedicinske applikationer. Nu Hao Yan og Yan Liu, professorer ved Biodesign Instituttets Center for Single Molecule Biophysics og deres samarbejdspartnere har introduceret en ny metode til deterministisk og præcist at placere sølvnanopartikler på selvsamlende DNA-stilladser.

I deres seneste forskning, gruppen brugte en lang enkeltstreng af DNA, som var blevet foldet til en trekantet byggeplatform gennem en proces kendt som DNA-origami. Dette arkitektoniske fundament blev derefter 'dekoreret' med en, to eller tre sølv nanopartikler, som selv samles på forudbestemte steder på DNA-nanostrukturen. Gruppens eksperimentelle resultater, som vises i den avancerede onlineudgave af tidsskriftet Angewandte Chemie , demonstrere for første gang levedygtigheden af ​​at bruge sølv, snarere end de guld-nanopartikler, der traditionelt anvendes til DNA-fliser eller origami-baserede arkitekturer. Undersøgelsen var medforfatter af Suchetan Pal, Zhengtao Deng, Baoquan Ding.

En af mange anvendelser for DNA-stilladser besat med nanopartikler er at udføre præcise sanseoperationer på molekylær skala. Følsom påvisning af enkelte molekyler med høj specificitet er af stor videnskabelig interesse for kemikere, biologer, farmakologer, medicinske forskere og dem, der er involveret i miljøområder, hvor sporanalyse er påkrævet. Den detaljerede undersøgelse af menneskelige gener er kun et område, hvor forbedret enkelt-molekyle-detektion kan være til enorm fordel.

I deres nuværende indsats, gruppen forsøgte at udnytte egenskaberne af sølvnanopartiklerne til at øge overfladeplasmonresonansen - en vibration af elektroner, der kan give forskerne fingerpeg om den molekylære natur af den prøve, de studerer. "Teoretisk set, folk forudsagde, at en lokal overfladeplasmonresonans kan være meget stærkere, hvis du bruger sølvpartikler sammenlignet med guld, " sagde Yan. Disse lokalt forbedrede områder mellem nanopartikler omtales som elektriske hot spots.

Gruppen dog måtte overvinde betydelige hindringer for brugen af ​​sølvnanopartikler. Sølv har en tendens til at være meget mindre stabil end guld og kan let oxideres i sin normale tilstand. For at imødegå denne tendens, Yan og Lius team knyttede flere svovlatomer til rygraden af ​​DNA-strengen, der blev brugt til at lave platformen til nanopartiklerne. Hver sølvnanopartikel holdes derefter fast på plads af ni svovlatomer, når den er monteret på DNA origami -formen.

Den nye undersøgelse baner vejen for at skabe en mere funktionel DNA-arkitektur. "Jeg tror, ​​at dette arbejde vil åbne døre til at implementere og studere afstandsafhængig plasmonisk interaktion mellem ædle nanopartikler på enkeltpartikelniveau, " sagde Yan, tilføjer, at de første kritiske skridt til at skabe hierarkisk organiserede sølvnanopartikelstrukturer nu er taget.