DNA双螺旋结构在组装纳米颗粒阵列中起着双重作用

   日期:2019-01-11     浏览:25    评论:0    
核心提示:在一个新的转折DNA纳米结构的使用,科学家在美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室和合作者把合成的生物材料以两种方式工作:他们使

在一个新的转折DNA纳米结构的使用,科学家在美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室和合作者把合成的生物材料以两种方式工作:他们使用的绳DNA双螺旋结构的配置形式严格的几何框架,并添加悬空的单链DNA胶纳米颗粒。

这种方法发表在《自然纳米技术》杂志上,它产生了可预测的纳米颗粒簇和阵列——这是朝着设计具有特定结构和功能的材料,用于能源、光学和医学领域迈出的重要一步。
布鲁克海文实验室功能纳米材料中心(CFN)的物理学家奥列格·冈(Oleg Gang)说:“这些几何构型可预测的纳米颗粒阵列有点类似于原子构成的分子。”该中心是美国能源部科学用户设施办公室。“尽管原子是根据化学键的性质形成分子的,但要将这种特定的空间结合模式强加于纳米颗粒上,却并非易事。”这正是我们的方法要解决的问题。
科学家们说,使用这种新方法,他们可能会协调不同类型纳米颗粒的排列,以利用集体效应或协同效应。例子可以包括调节能量流、旋转光线或传递生物分子的材料。
Gang说:“我们也许能够设计出模仿大自然的机械来获取太阳能的材料,或者为电信应用操纵光,或者设计出加速各种化学反应的新型催化剂。”
科学家展示了利用八面体支架设计纳米粒子结构的技术,该支架上的粒子根据DNA编码的特异性被精确定位。这些设计包括同一组粒子的两种不同排列,每种排列具有不同的光学特性。他们还使用几何簇作为更大数组的构建块,包括线性链和二维平面片。
“我们的工作展示了这种方法的多功能性,并为定制3D构建块的高产量精确组装打开了无数令人兴奋的机会,在这种定制3D构建块中,不同结构和功能的多个纳米颗粒可以集成在一起,”CFN的科学家叶田(音)说,他是这篇论文的主要作者之一。
组装的细节
DNA双螺旋结构在组装纳米颗粒阵列中起着双重作用
一个八面体框架的低温电子显微镜组合图像,其中一个金纳米粒子从三个不同的角度被绑定到六个顶点的每个顶点上。出处:布鲁克海文国家实验室
这种纳米级的构建方法利用了DNA分子的两个关键特征:螺旋状的螺旋结构和具有互补碱基(遗传密码中的A、T、G和C字母)的链以一种精确的方式配对的自然趋势。


首先,科学家们创造了6个双螺旋分子束,然后将其中的4个分子束放在一起,形成一种稳定的、有点刚性的建筑材料——类似于单个纤维束编织在一起形成一根非常结实的绳子的方式。然后,科学家们用这些绳索状的大梁构成了三维八面体的框架,将线性DNA链和数百条互补的短DNA链“钉”在一起。
“我们称之为DNA折纸八面体,”Gang说。
为了将纳米粒子“粘”到3D框架上,科学家们设计了最初的6个螺旋束,每个螺旋束都有一个额外的DNA单链片段从两端伸出。当组装成三维八面体时,框架的每个顶点都有一些“粘性末端”系绳,可用来与涂有互补DNA链的物体结合。
“当包裹着单链缆索的纳米粒子与DNA折纸八面体混合时,‘自由’的DNA片段会彼此找到,这样碱基就可以根据DNA互补码的规则配对。”因此,特定的dna编码粒子

 
打赏
 
更多>同类资讯
0相关评论

推荐图文
推荐资讯
点击排行