Az Illinois-i Egyetem kutatói felfedezték, hogy az orvostudományban és az elektronikában széles körben használt arany nanorészecskék alakja az aranymaghoz rögzített DNS-szálak aminosavainak sorrendjével szabályozható. Az Angewandte Chemie című szaklapban közzétett úttörő eredményeik azt mutatják, hogy a DNS hogyan képes befolyásolni a fémek kristályszerkezetét a szintézis során, így különböző formájú nanorészecskék, például körök, csillagok vagy hatszögek hozhatók létre.

A DNS mint nanorészecske-architektúra

A hagyományosan fehérjék kódolásáról ismert DNS a fém nanorészecskék kialakítását is képes irányítani. Yi Lu, a tanulmány vezető kutatója kifejtette, hogy ez a DNS-kódolt szintézis kikövezheti az utat a különleges formájú és tulajdonságú nanorészecskék létrehozásához. Az ilyen előrelépések a biotechnológiában, a katalízisben, a képalkotásban, az érzékelésben és az orvostudományban alkalmazhatók, ahol az alak és a méret döntő fontosságú a funkcionalitás szempontjából.

Az egyedi fizikai és kémiai tulajdonságairól ismert arany nanorészecskéket számos területen használják, többek között a biológiában és az anyagtudományban. Az alakjuk szabályozásának képessége kritikus fontosságú, mivel ez közvetlenül befolyásolja viselkedésüket és teljesítményüket.

A folyamat: Arany termesztése DNS-sel

A kutatók apró aranyrészecskékkel kezdték, rövid DNS-szekvenciákkal “előzetesen beoltották” őket, majd arany sóoldatba merítették őket. A DNS-szekvenciától függően a részecskék különböző alakúvá nőttek. Például:

  • Az ismétlődő adenin (A) szekvenciák szabálytalan, kerek formákat eredményeztek.
  • A timin (T) szekvenciák csillag alakú részecskéket eredményeztek.
  • A citozin (C) kerek, lapos korongokat alkotott.
  • A guanin (G) hatszögeket hozott létre.

A szekvenciák kombinálásakor, például 10 timin és 20 adenin kombinációja esetén hibrid alakzatok alakultak ki, amelyek jellemzőit az adenin hatása dominálta. Az eredmények arra utalnak, hogy a négy DNS-bázis (A, T, C, G) mindegyike egyedülálló módon irányítja a nanorészecskék növekedését.

Következmények a tudomány és a technológia számára

Az arany nanorészecskék már most hullámokat vetnek az orvostudományban. Képesek az infravörös fényt elnyelni és hővé alakítani, ami olyan alkalmazásokat tesz lehetővé, mint például a rákos sejtek elpusztítása fototermikus terápia révén. Ezek a részecskék antitestekhez vagy antigénekhez is képesek kötődni, így a vérben vagy nyálban lévő toxinok, allergének vagy mikrobák kimutatására is alkalmasak.

Az elektronikában az arany nanorészecskék kulcsfontosságúak a kisebb, hatékonyabb áramkörök kifejlesztésében, például a 10 nanométer alatti integrált chipekben. A DNS-hez kötött nanorészecskék a jövőben szerepet játszhatnak a nanoáramkörök vagy érzékelők létrehozásában.

A katalitikus alkalmazások is fejlődnek. Az arany nanorészecskék javítják az érzékelőket, például a szén-monoxid-érzékelőket, és segítik a mérgező gázok, például a nitrogén-oxidok és a metán semlegesítését. Ezek a tulajdonságok még szagtalanító technológiákat is inspiráltak Japánban.

Az arany ígéret

Ez a felfedezés egy új réteggel bővíti a nanotechnológia “aranylázát”, amely gyakorlati alkalmazásokat kínál a rákgyógyítás, a szennyezéscsökkentés és a miniatürizált elektronika területén. Azzal, hogy a tudósok megértik, hogyan irányítja a DNS a nanorészecskék növekedését, remélik, hogy tovább finomíthatják a folyamatot, és ezáltal innovatív formatervezési és funkcionális megoldások előtt nyitnak kapukat.

További betekintést nyerhet a ScienceDaily oldalán összefoglalt eredeti tanulmányban.

Forrás: Origo

Hírek és frissített blogok

X