Ny teknik kunne lette brugen af ​​guld nanopartikler i elektroniske, medicinske anvendelser

Guld nanopartikler har usædvanlige optiske, elektroniske og kemiske egenskaber, som forskere søger at anvende i en række nye teknologier, fra nanoelektronik til kræftbehandlinger.

Nogle af de mest interessante egenskaber ved nanopartikler dukker op, når de bringes tæt sammen - enten i klynger af få partikler eller i krystaller, der består af millioner af dem. Alligevel er partikler, der kun er en milliondel af en tomme i størrelse, for små til at manipuleres med konventionelle laboratorieværktøjer, så en stor udfordring har været at finde måder at samle disse guldstykker på, mens de kontrollerer den tredimensionelle form af deres arrangement.

En tilgang, som forskere har udviklet, har været at bruge bittesmå strukturer lavet af syntetiske DNA -tråde til at hjælpe med at organisere nanopartikler. Da DNA -tråde er programmeret til at parre med andre tråde i bestemte mønstre, forskere har knyttet individuelle DNA -strenge til guldpartikeloverflader for at skabe en række forskellige samlinger. Men disse hybrid guld-DNA-nanostrukturer er indviklede og dyre at generere, begrænser deres potentiale for brug i praktiske materialer. Processen ligner i en vis forstand, at producere bøger i hånden.

Indtast nanopartikelækvivalent til trykpressen. Det er effektivt, genanvendelig og indeholder flere oplysninger end tidligere muligt. I resultater rapporteret online i Naturkemi , forskere fra McGills afdeling for kemi skitserer en procedure til fremstilling af en DNA -struktur med et specifikt mønster af tråde, der kommer ud af den; i slutningen af ​​hver streng er en kemisk "klæbrig plaster". Når en guld -nanopartikel bringes i kontakt med DNA -nanostrukturen, det klæber til plastrene. Forskerne opløser derefter forsamlingen i destilleret vand, adskiller DNA -nanostrukturen i dets komponentstrenge og efterlader DNA -aftrykket på guldnanopartiklen. (Se illustration.)

"Disse kodede guld -nanopartikler er uden fortilfælde i deres informationsindhold, "siger seniorforfatter Hanadi Sleiman, der har Canada Research Chair i DNA Nanoscience. "DNA -nanostrukturer, for deres del, kan genbruges, meget som frimærker i en gammel trykpresse. "

Fra farvet glas til optoelektronik

Nogle af egenskaberne ved guldnanopartikler er blevet anerkendt i århundreder. Middelalderlige håndværkere tilføjede guldchlorid til smeltet glas for at skabe den rubinrøde farve i farvede vinduer-resultatet, som kemikere fandt ud af meget senere, af bittesmå guldpartiklers lysspredningsegenskaber.

Nu, McGill-forskerne håber, at deres nye produktionsteknik vil hjælpe med at bane vejen for brug af DNA-kodede nanopartikler i en række banebrydende teknologier. Første forfatter Thomas Edwardson siger, at det næste trin for laboratoriet vil være at undersøge egenskaberne af strukturer fremstillet af disse nye byggesten. "På nogenlunde samme måde som atomer kombineres for at danne komplekse molekyler, mønstrede DNA-guldpartikler kan oprette forbindelse til nabopartikler for at danne veldefinerede nanopartikelsamlinger. "

Disse kan tages i brug på områder, herunder optoelektroniske nanodeapparater og biomedicinske videnskaber, siger forskerne. Mønstrene af DNA -tråde kunne, for eksempel, konstrueres til at målrette specifikke proteiner på kræftceller, og dermed tjene til at opdage kræft eller til selektivt at ødelægge kræftceller.