Forskere finder guld nanopartikler i stand til at pakke DNA ud

Ny forskning fra North Carolina State University viser, at guldnanopartikler med en lille positiv ladning arbejder kollektivt for at optrevle DNA's dobbelthelix. Dette fund har konsekvenser for forskning i genterapi og det nye område af DNA-baseret elektronik.

"Vi begyndte dette arbejde med det formål at forbedre metoder til emballering af genetisk materiale til brug i genterapi, " siger Dr. Anatoli Melechko, en lektor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter af et papir, der beskriver forskningen. Genterapi er en tilgang til behandling af visse medicinske tilstande ved at modificere DNA'et i relevante celler.

Forskergruppen introducerede guld nanopartikler, cirka 1,5 nanometer i diameter, i en opløsning indeholdende dobbeltstrenget DNA. Nanopartiklerne var belagt med organiske molekyler kaldet ligander. Nogle af liganderne havde en positiv ladning, mens andre var hydrofobe - hvilket betyder, at de blev frastødt af vand.

Fordi guldnanopartiklerne havde en lille positiv ladning fra liganderne, og DNA er altid negativt ladet, DNA'et og nanopartiklerne blev trukket sammen til komplekse pakker.

"Imidlertid, vi fandt ud af, at DNA'et faktisk blev trukket ud af guld-nanopartiklerne, "Siger Melechko. De positivt ladede ligander på nanopartiklerne knyttet til DNA'et som forudsagt, men nanopartiklernes hydrofobe ligander blev viklet ind i hinanden. Da denne sammenfiltring trak nanopartiklerne ind i klynger, nanopartiklerne trak DNA'et fra hinanden. Video af processen er herunder:

"Vi tror, ​​at guld-nanopartikler stadig lover genterapi, " siger Dr. Yaroslava Yingling, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter af papiret. "Men det er klart, at vi er nødt til at skræddersy liganderne, ladning og kemi af disse materialer for at sikre, at DNA'ets strukturelle integritet ikke kompromitteres."

Fundet er også relevant for forskning i DNA-baseret elektronik, som håber at bruge DNA som skabelon til at skabe nanoelektroniske kredsløb. Fordi noget arbejde på dette område indebærer at placere metal nanopartikler på DNA, dette fund indikerer, at forskere bliver nødt til at være meget opmærksomme på disse nanopartiklers egenskaber - eller risikere at underminere DNA'ets strukturelle integritet.