Opløsning af den interne struktur af nanopartikeldimerer forbundet med DNA

Lys- og røntgenspredningseksperimenter har afsløret strukturen af ​​nanopartikeldimerer forbundet af fleksible DNA-kæder. Disse dimerer var grundlæggende enheder i en multi-skala, hierarkisk forsamling, og fungerede som et modelsystem til at forstå DNA-medierede interaktioner, især i det ikke-trivielle regime, hvor nanopartikel- og DNA-forbindelserne var sammenlignelige i størrelse. Vi fandt ud af, at adskillelsen mellem partikler i dimeren primært var styret af antallet af bindende DNA. Forskere opsummerer deres resultater i en simpel model, der fangede samspillet mellem antallet af DNA-broer, deres længde, nanopartiklernes krumning, og de udelukkede volumeneffekter. Vi demonstrerede fremragende overensstemmelse med vores analytiske model med både vores eksperimentelle og beregningsmæssige resultater, uden brug af frie parametre i modellen.

Som byggesten i multi-skala samlinger, DNA-koblede nanopartikeldimerer er fremragende modelsystemer til at forstå kædemedierede interaktioner mellem partikler. Resultaterne af denne undersøgelse kan tjene til at vejlede designet af præcist kontrollerede afstande inden for nanoskala klynger; sådan kontrol er bydende nødvendigt for energioverførsel og biodetektionsfunktioner, blandt andre applikationer.

Detaljer:

• CFN-egenskaber:røntgenstråler ved CFN/NSLS X9-endestation, UV-Vis, Dynamisk lysspredning, og TEM muliggjorde undersøgelser af selvsamlingsprocesserne af de DNA-koblede dimerer. CFN/NSLS X9 endestation og dynamisk lysspredning lettede også in-situ sondering af interpartikelafstanden inden for dimererne.
• Når nanopartikler og DNA -kæder er af sammenlignelig størrelse, adskillelsen mellem partikler i en dimer afviger fra en fri-kæde-adfærd:i så fald, den veletablerede afhængighed af kædelængden undertrykkes på grund af tilstedeværelsen af ​​flere DNA-forbindelser mellem de stærkt buede overflader af nanopartiklerne. Vores analytiske model viser fremragende overensstemmelse med både eksperimentelle og beregningsmæssige resultater.