Byg skræddersyede DNA-nanorør trin for trin

Forskere ved McGill University har udviklet en ny, lavprismetode til at bygge DNA-nanorør blok for blok - et gennembrud, der kan være med til at bane vejen for stilladser lavet af DNA-strenge, der kan bruges i applikationer såsom optiske og elektroniske enheder eller smarte systemer til udlevering af lægemidler.

Mange forskere, inklusive McGill-teamet, har tidligere konstrueret nanorør ved hjælp af en metode, der er afhængig af spontan samling af DNA i opløsning. Den nye teknik, rapporteret i dag i Naturkemi , lover at give færre strukturelle fejl end den spontane monteringsmetode. Byggestenstilgangen gør det også muligt bedre at kontrollere størrelsen og mønstrene af DNA-strukturerne, rapporterer forskerne.

"Ligesom et Tetris-spil, hvor vi manipulerer spillebrikkerne med det formål at skabe en vandret linje af flere blokke, vi kan nu bygge lange nanorør blok for blok, " sagde Amani Hariri, en ph.d.-studerende i McGills Institut for Kemi og hovedforfatter af undersøgelsen. "Ved at bruge et fluorescensmikroskop kan vi yderligere visualisere dannelsen af ​​rørene på hvert trin af samlingen, da hver blok er mærket med en fluorescerende forbindelse, der tjener som et fyrtårn. Vi kan derefter tælle antallet af blokke, der er inkorporeret i hvert rør, efterhånden som det er konstrueret."

Denne nye teknik blev muliggjort af de seneste års udvikling af enkeltmolekylemikroskopi, som gør det muligt for forskere at kigge ind i nano-verdenen ved at tænde og slukke for fluorescensen af ​​individuelle molekyler. (Det banebrydende arbejde vandt tre amerikanske og tysk-baserede videnskabsmænd Nobelprisen i kemi i 2014.)

Hariris forskning er i fællesskab overvåget af kemiprofessorerne Gonzalo Cosa og Hanadi Sleiman, som var medforfatter til det nye studie. Cosas forskergruppe har specialiseret sig i enkelt-molekyle fluorescensteknikker, mens Sleiman's bruger DNA-kemi til at designe nye materialer til lægemiddellevering og diagnostiske værktøjer.

Den specialbyggede monteringsteknik udviklet gennem dette samarbejde "giver os muligheden for at overvåge nanorørene, mens vi bygger dem, og se deres struktur, robusthed og morfologi, " sagde Cosa.

"Vi ønskede at kontrollere nanorørenes længder og funktioner en efter en, " sagde Sleiman, som har Canada Research Chair i DNA Nanoscience. De resulterende "designer nanorør, " tilføjer hun, lover at være langt billigere at producere i stor skala end dem, der er skabt med såkaldt DNA-origami, en anden innovativ teknik til at bruge DNA som et nanoskala byggemateriale.