DNA kann wie Klettband für Nanopartikel Act

Published on November 17, 2010 at 6:20 PM

DNA kann mehr, als direkte wie Körper unseres gemacht - es kann auch direkt die Zusammensetzung der vielen Arten von Materialien, laut einer neuen Studie aus dem US Department of Energy Argonne National Laboratory .

Argonne-Forscher Byeongdu Lee und seine Kollegen an der Northwestern University entdeckten, dass DNA-Stränge können als eine Art von nanoskopischen "Velcro", die verschiedene Nanopartikel bindet gemeinsam handeln. "Es ist generell schwierig, präzise Steuerung der Montage von diesen Arten von Nanostrukturen", sagte Lee. "Durch die Verwendung von DNA, wir Kreditaufnahme die Kraft der Natur."

Argonne-Forscher Byeongdu Lee hat festgestellt, dass verschiedene Formen von Gold-Nanopartikeln, oben und unten, wird in verschiedenen Konfigurationen selbst zusammen, wenn auf einzelne DNA-Stränge befestigt.

Die Bausteine ​​der DNA - -, dass apt zu binden chemisch an ihre Basenpaar-Partner sind, genau wie in unseren Genen Die "Velcro"-Effekt der DNA wird durch das Molekül ist "sticky ends", die Regionen des ungepaarten Nukleotiden verursacht werden. Wenn ausreichend ähnlich Regionen miteinander in Kontakt, chemische Bindungen ein starres Gitter. Wissenschaftler und Ingenieure glauben, dass diese komplexen Nanostrukturen haben das Potenzial, die Grundlage für neue Kunststoff-, Elektronik-und Kraftstoffe zu bilden.

Im Jahr 2008, Lee und seine Kollegen DNA sphärische Nanopartikel aus Gold angebracht, in der Hoffnung, den Weg der Partikel ordnen sich in einem kompakten, geordneten Kristalle steuern. Dieser Vorgang wird als Nanopartikel "Verpackung" und Lee glaubte, dass mit dem Anbringen DNA an die Nanopartikel, er könne kontrollieren, wie sie zusammengepackt. "Materialien, die anders sind gepackt - auch wenn sie aus dem gleichen Stoff gemacht - erwiesen haben drastisch unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen", sagte Lee.

Während der 2008 Experiment zeigte, dass DNA schien, dass beispielsweise der Nanokugel Verpackung kontrollieren, war es nicht bekannt, ob der Effekt wäre mit verschiedenen Nanopartikel Geometrien auftreten. Die neueren Experiment befasste sich mit verschiedenen Formen von Nanopartikeln, um festzustellen, ob ihre Konturen betroffen, wie sie verpackt.

Laut Lee, neigten die sphärische Nanopartikel in der früheren Experiment, sich in einer von zwei getrennten Arten von kubischen Kristallen anordnen: a face-centered Würfel (ein einfacher Kubus mit Nanokügelchen an jeder Ecke und weitere in der Mitte jeder Seite befindet) oder einer Körper-zentrierten Würfel (ein einfacher Kubus mit einem zusätzlichen Nanokugel in der Mitte des Würfels sich befindet). Die Art des Gitters, dass die Nanopartikel gebildet, um wie die "sticky ends" an die Nanopartikel gekoppelt zusammen befestigt wurde ermittelt.

In den neueren Experiment haben die Partikel 'Form ändern das Material endgültige Struktur, sondern nur insoweit, als sie verändert, wie die DNA "sticky ends" mit einander verbunden sind. In der Tat zeigte die Studie, dass Dodekaeder (12-seitig) Nanopartikel angeordnet in einem kubisch-Konfiguration während der oktaedrischen (8-seitig)-Nanopartikel gebildet raumzentrierten Würfel - auch wenn die Nanopartikel auf identische DNA-Stränge befestigt waren. "Vielleicht können wir auf alle verschiedenen Arten von Nanopartikeln Packungsstrukturen machen, aber die Struktur, wird Ergebnis wird immer derjenige, der das Ausmaß der Bindung maximiert werden", sagte er.

"Die kubisch-Struktur ist der kompakteste Weg für die Nanopartikel ordnen sich, während die kubisch ist etwas weniger kompakt. Die DNA-Bindung ist wirklich die wahre Kraft Steuerung der Konstruktion des Gitters", fügte er hinzu.

Ein Papier über die Forschung basieren, "DNA-Nanopartikel-Überstrukturen aus anisotropen Bausteinen gebildet", erschienen in der 3. Oktober-Ausgabe von Nature Materials.

Last Update: 3. October 2011 08:58

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