Nuklease-resistente hybrid nanoblomster

En miljøvenlig metode til at syntetisere DNA-kobber nanoblomster med høj belastningseffektivitet, lav cytotoksicitet, og stærk resistens mod nukleaser er blevet udviklet af professor Hyun Gyu Park i Institut for Kemi- og Biomolekylær Teknik og hans samarbejdspartnere.

Forskerholdet har med succes dannet en blomsterformet nanostruktur i en miljøvenlig tilstand ved at bruge interaktioner mellem kobberioner og DNA indeholdende amid- og amingrupper. De resulterende nanoblomster udviser høje DNA-belastningskapaciteter ud over lav cytotoksicitet.

Blomsterformede nanokrystaller kaldet nanoblomster har fået opmærksomhed for deres særlige kendetegn ved høj overfladeruhed og høje overfladeareal til volumenforhold. Nanoblomsterne er blevet brugt i mange områder, herunder katalyse, elektronik, og analytisk kemi.

For sent, Der blev gjort forskningsgennembrud i genereringen af ​​hybride uorganiske-organiske nanoblomster, der indeholder forskellige enzymer som organiske komponenter. Hybridiseringen med uorganiske materialer øgede i høj grad den enzymatiske aktivitet, stabilitet, og holdbarhed sammenlignet med de tilsvarende frie enzymer.

Generelt, dannelsen af ​​protein nanokrystaller kræver høj varmebehandling, så det har begrænsninger for at opnå den høje belastningskapacitet af intakt DNA.

Forskerholdet behandlede problemet, med fokus på det faktum, at nukleinsyrer med veldefinerede strukturer og selektive genkendelsesegenskaber også indeholder amid- og amingrupper i deres nukleobaser. De beviste, at blomsterlignende strukturer kunne dannes ved at bruge nukleinsyrer som en syntetisk skabelon, som banede vejen for at syntetisere de hybride nanoblomster indeholdende DNA som en organisk komponent i en miljøvenlig tilstand.

Holdet bekræftede også, at denne syntetiske metode kan anvendes universelt på alle DNA-sekvenser, der indeholder amid- og amingrupper. De sagde, at deres tilgang er ret unik i betragtning af, at størstedelen af ​​tidligere værker fokuserede på brugen af ​​DNA som en linker til at samle nanomaterialerne. De sagde, at metoden har flere fordelagtige funktioner. Først, den 'grønne' syntetiske procedure involverer ingen giftige kemikalier, og viser lav cytotoksicitet og stærk resistens mod nukleaser. Sekund, de opnåede nanoblomster udviser usædvanlig høj DNA-belastningskapacitet.

Først og fremmest, sådanne overlegne egenskaber ved hybride nanoblomster muliggjorde følsom påvisning af forskellige molekyler, herunder phenol, brintoverilte, og glucose. DNA-kobber nanoblomster viste endnu højere peroxidaseaktivitet end protein-kobber nanoblomster, hvilket kan skyldes det større overfladeareal af de blomsterformede strukturer, skabe en større chance for at anvende dem inden for sansning af påvisning af hydrogenperoxid.

Forskerholdet forventer, at deres forskning vil skabe forskellige applikationer på mange områder, herunder biosensorer og vil blive yderligere anvendt i terapeutiske applikationer.

Professor Park sagde, "Den uorganiske komponent i de hybride nanoblomster udviser ikke kun lav cytotoksicitet, men beskytter også det indkapslede DNA mod at blive spaltet af endonuklease-enzymer. Ved at bruge denne funktion, nanostrukturen vil blive anvendt til at udvikle genterapeutiske bærere."