Nanopartikelklyngefremstillingsteknik ved hjælp af DNA-bindende protein udviklet

Forskere i Sydkorea brugte zinkfingerproteinet til at udvikle en ny fremstillingsteknik til størrelseskontrollerbare magnetiske nanopartikelklynger.

Professor Hak-Sung Kim fra Institut for Biologiske Videnskaber ved Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) og Yiseul Ryu, en ph.d.-kandidat, brugte zinkfingerproteinet, der specifikt binder til mål-DNA-sekvensen, til at udvikle en ny fremstillingsteknik til størrelseskontrollerbare magnetiske nanopartikelklynger (NPC'er). Deres forskningsresultater blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition online den 25. november 2014.

NPC'er er strukturer bestående af magnetiske nanopartikler, guld nanopartikler, og kvanteprikker, som hver er mindre end 100 nm (10 ^-9 m). NPC'er har en karakteristisk egenskab af kollektivitet, der ikke ses i enkelte nanopartikler.

Specifikt adskiller NPCS sig i fysiske og optiske egenskaber såsom Plasmon-koblingsabsorbans, energioverførsel mellem partikler, elektronoverførsel, og ledningsevne. Derfor, NPC'er kan anvendes i biologisk og medicinsk forskning samt udvikling af nanoelektriske og nanoplasmonenheder.

For at gøre brug af disse nye egenskaber, klyngens størrelse og sammensætning skal være udsøgt kontrolleret. Imidlertid, tidligere teknikker var baseret på kemisk binding, som krævede komplekse trin, gør det vanskeligt at kontrollere størrelsen og sammensætningen af ​​NPC'er.

Professor Kims hold brugte zinkfinger, et DNA-bindende protein, at udvikle en NPCs fremstillingsteknik for nemt at skabe klynger af den ønskede størrelse. Zinkfingerproteinet indeholder en zinkion og genkender specifikt DNA-sekvensen ved binding, som tillader den udsøgte kontrol af størrelsen og klyngesammensætningen. Teknikken er også biovenlig.

Professor Kims team skabte lineær struktur af forskellige størrelser af NPC'er ved hjælp af zinkfingerproteiner og tre DNA-sekvenser af forskellig længde. De NPC'er, de producerede, bekræftede deres evne til at kontrollere klyngens størrelse og struktur ved at bruge forskellige DNA-længder.

NPC'erne viste tredoblede T2-relaksationshastigheder sammenlignet med de eksisterende MRI-kontrastmedier (Feridex) og blev effektivt transporteret til målrettede celler. Forskningsresultaterne viser den potentielle brug af NPC'er inden for biologiske og medicinske områder såsom MRI-kontrastmidler, fluorescens billeddannelse, og narkotikatransport.

Forskningen brugte den specifikke bindingsegenskab af protein og DNA til at udvikle en ny metode til at skabe en uorganisk nanopartikels supramolekylære samling. Teknikken kan bruges og anvendes i vid udstrækning i andre nanopartikler til fremtidig forskning i diagnose, billeddannelse, og lægemiddel- og genlevering.