Åh, mine stjerner og sekskanter! DNA-kode former guld nanopartikler

(Phys.org) -- DNA har den genetiske kode for alle mulige biologiske molekyler og egenskaber. Men forskere fra University of Illinois har fundet ud af, at DNA's kode på samme måde kan forme metalliske strukturer.

Holdet fandt ud af, at DNA-segmenter kan styre formen af ​​guld-nanopartikler - små guldkrystaller, der har mange anvendelser i medicin, elektronik og katalyse. Anført af Yi Lu, Schenck professor i kemi ved U. of I., holdet offentliggjorde sine overraskende resultater i tidsskriftet Angewandte Chemie .

"DNA-kodet nanopartikelsyntese kan give os en let, men ny måde at producere nanopartikler med forudsigelig form og egenskaber, " sagde Lu. "En sådan opdagelse har potentielle virkninger inden for bio-nanoteknologi og anvendelser i vores hverdag, såsom katalyse, sansning, billeddiagnostik og medicin."

Guld nanopartikler har brede anvendelser i både biologi og materialevidenskab takket være deres unikke fysisk-kemiske egenskaber. Egenskaber af en guld nanopartikel er i høj grad bestemt af dens form og størrelse, så det er afgørende at være i stand til at skræddersy egenskaberne af en nanopartikel til en specifik anvendelse.

"Vi spekulerede på, om forskellige kombinationer af DNA-sekvenser kunne udgøre 'genetiske koder' for at styre nanomaterialesyntesen på en måde svarende til deres retning for proteinsyntese, " sagde Zidong Wang, en nyuddannet fra Lus gruppe og den første forfatter af papiret.

Guld nanopartikler fremstilles ved at sy små guldfrø i en opløsning af guldsalt. Partikler vokser som guld i saltopløsningen aflejrer sig på frøene. Lus gruppe inkuberede guldfrøene med korte DNA-segmenter, før de tilsatte saltopløsningen, får partiklerne til at vokse til forskellige former bestemt af DNA'ets genetiske kode.

DNA-alfabetet består af fire bogstaver:A, T, G og C. Udtrykket genetisk kode refererer til rækkefølgen af ​​disse bogstaver, kaldet baser. De fire baser og deres kombinationer kan binde forskelligt med facetter af guld nanofrø og styre nanofrøenes vækstveje, resulterer i forskellige former.

I deres eksperimenter, forskerne fandt ud af, at tråde af gentagne A'er producerede ru, runde guld partikler; T's, stjerner; C'er, rund, flade skiver; G'er, sekskanter. Derefter testede gruppen DNA-strenge, der var en kombination af to baser, for eksempel, 10 T'er og 20 A'er. De fandt ud af, at mange af baserne konkurrerer med hinanden, hvilket resulterer i mellemformer, selvom A dominerer over T.

Næste, forskerne planlægger at undersøge præcis, hvordan DNA-koder styrer nanopartikelvækst. De planlægger også at anvende deres metode til at syntetisere andre typer nanomaterialer med nye applikationer.