DNA som usynligt blæk kan reversibelt skjule mønstre

(PhysOrg.com) -- Mens de fleste mennesker kender til DNA som livets byggesten, disse store molekyler har også potentielle anvendelser inden for områder som biosensing, nanopartikelsamling, og opbygning af supramolekylære strukturer. Og nu har videnskabsmænd tilføjet en anden anvendelse til listen:usynlig blæk.

Forskerne, Jian Liang og Giacinto Scoles fra Temple University i Philadelphia, Pennsylvania, og Matteo Castronovo fra Temple University og CRO-National Center Institute i Aviano Pordenone, Italien, har offentliggjort deres arbejde med at bruge DNA som usynlig blæk i et nyligt nummer af Journal of the American Chemical Society .

At skrive med DNA som usynlig blæk, forskerne brugte en nanolitografiteknik kaldet nanografting, hvor nanostrukturer er skrevet ved hjælp af et atomkraftmikroskop. I modsætning til andre nanolitografiteknikker, hvor nanostrukturer er skrevet oven på en overflade, nanotransplantation fjerner først de originale molekyler i scanningsområdet og skriver derefter nye molekyler i stedet for.

Ved hjælp af denne teknik, forskerne dækkede først en guldoverflade med et monolag af thiolerede enkeltstrengede DNA (ssDNA)-molekyler ved hjælp af en selvsamlingsproces. Derefter indlejrede de den samme type DNA ved hjælp af nanotransplantation i den thiolerede DNA-baggrund. På dette tidspunkt, det nanotransplanterede DNA -mønster er usynligt, da den har samme tykkelse og kemiske makeup som baggrunden.

Imidlertid, det nanotransplanterede DNA er forskelligt fra den selvsamlede DNA-baggrund, idet de nanotransplanterede molekyler har en tættere pakningsrækkefølge. Selvom pakningsrækkefølgen er usynlig under de oprindelige forhold, en strammere pakningsrækkefølge gør det nanotransplanterede DNA mere følsomt over for hybridisering. Forskerne fandt ud af, at udførelse af en hybridiseringsproces, der involverer nedsænkning af DNA-filmen i en væske, der indeholder det komplementære DNA (cDNA), øger tykkelsen af ​​det nanotransplanterede DNA meget mere dramatisk end det selvsamlede DNA. Som resultat, det nanotransplanterede DNA-mønster kommer frem og bliver synligt.

Ved at dehybridisere DNA-filmen, forskerne kunne vende tykkelsesforøgelsen og gøre DNA-mønsteret usynligt igen. For at dehybridisere, forskerne inkuberede DNA-filmen i ultrarent Milli-Q-vand i flere timer, og mønsteret forsvandt. Forskerne fandt ud af, at de kunne gentage hybridiserings-/dehybridiseringsprocessen flere gange, og mønsteret kunne stadig skiftes mellem synligt (“on”) og usynligt (“off”) med høj kvalitet.

Forskerne bemærkede, at denne evne til at skrive, Læs, og sletning er ikke særlig almindelig i nanolitografi. Denne nyhed gør det usynlige DNA-blæk til en spændende opdagelse, der kunne bruges til at manipulere biologiske molekyler og generere nye krypteringsteknologier. Krypteringsevnen kan også kombineres med andre teknikker såsom DNA-stempling, som gør det muligt at overføre mønstre ved hjælp af en programmerbar, reversibel, og genanvendelig skimmel.

Copyright 2012 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.