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Posted in | Bionanotechnology

Tunnels Synthétiques de Membrane d'Élément d'Aides de Nanotechnologie d'ADN

Published on November 21, 2012 at 2:30 AM

Comme signalé dans la Science de tourillon, les physiciens chez le Technische Universitaet Muenchen (TUM) et l'Université du Michigan ont prouvé que des tunnels synthétiques de membrane peuvent être construits par la « nanotechnologie d'ADN. » Cette technique utilise des Molécules d'ADN comme les matériaux de construction programmables pour fait sur commande, auto-assemblant, structures de nanomètre-échelle.

Cette épreuve à trois dimensions affiche la structure d'un tunnel synthétique fonctionnel de membrane construit par la nanotechnologie d'ADN - c.-à-d., utilisant des Molécules d'ADN en tant que matériaux de construction programmables pour les structures faites sur commande et auto-assemblantes de nanomètre-échelle. Ce tunnel ADN-basé de membrane se compose des nanomètres aciculaires d'une cheminée 42 longtemps avec un diamètre interne de juste deux nanomètres, en partie engainé par un bouchon gonflé. Une sonnerie des ensembles de cholestérol autour de l'arête du bouchon aide le dispositif « dock » à une membrane de lipide tandis que la cheminée colle par elle, formant un tunnel qui semble capable du comportement comme un canal ionique biologique. Le dispositif est constitué par 54 domaines double-hélicoïdaux d'ADN sur un réseau de nid d'abeilles. (Crédit : Laboratoire de Dietz, TURQUIE Muenchen ; droit d'auteur TURQUIE Muenchen)

La preuve actuelle de chercheurs que leurs nanostructures inspirés par la nature peuvent également se comporter comme les canaux ioniques biologiques. Leurs résultats ont pu marquer une phase vers des applications des tunnels synthétiques de membrane en tant que les senseurs moléculaires, les antimicrobiens, et gestionnaires des nanodevices nouveaux.

Pendant les dernières trois décennies, les chercheurs ont avancé la nanotechnologie d'ADN d'une idée intrigante à une technologie émergente, avec une boîte à outils de méthodes et un portefeuille des objectifs de nanomètre-échelle conçus pour expliquer son potentiel. Ce Qu'il Y a de neuf ici est la revendication que la nanotechnologie d'ADN peut être employé pour imiter un des nanomachines les plus répandus et les plus importants en nature.

Pour murer hors des intérieurs des cellules du monde extérieur, les organismes dans chacun des trois domaines de durée de vie emploient le même genre de barrage : une membrane imperméable effectuée à partir de deux couches de molécules de lipide. De Telles membranes peuvent également être trouvées dans des cellules, par exemple encapsulant le noyau, et même entourant beaucoup de genres de virus. Et pour négocier entre les différents environnements des deux côtés de ce barrage universel, la nature fournit un type commun de coursive. Les tunnels de Membrane sont les structures comme un tube faites de protéines, qui percent les barrages et règlent l'échange dans les deux sens du matériau et de l'information entre l'intérieur et l'extérieur. Maintenant les chercheurs ont expliqué le premier tunnel artificiel de membrane fait entièrement en ADN, et ses caractéristiques suggèrent un certain nombre d'applications possibles. « Si vous voulez, par exemple, injecter quelque chose dans une cellule, vous devez trouver une voie de poinçonner un trou dans la membrane cellulaire, et ce dispositif peut faire cela, au moins avec les membranes cellulaires modèles, » dit Prof. Hendrik Dietz, un camarade de VENTRE de l'Institut de VENTRE pour des Études Supérieures.

Dans une forme inspirée par une protéine naturelle de tunnel, le tunnel ADN-basé de membrane se compose des nanomètres aciculaires d'une cheminée 42 longtemps avec un diamètre interne de juste deux nanomètres, en partie engainé par un bouchon gonflé. Une sonnerie des ensembles de cholestérol autour de l'arête du bouchon aide le dispositif « dock » à une membrane de lipide tandis que la cheminée colle par elle, formant un tunnel qui semble fonctionner comme la chose vraie. Professeur Friedrich Simmel, Co-Coordinateur de VENTRE de la Batterie Nanosystems Munich Initiatique d'Excellence, explique : « Nous n'avons pas testé ceci encore avec les cellules vivantes, mais les expériences avec des vésicules de lipide prouvent que notre dispositif synthétique grippera à une membrane de lipide de bilayer dans la bonne orientation, de sorte que la cheminée pénètre la membrane et se retienne sur la surface, formant un pore. »

D'autres expériences ont expliqué que les pores donnants droit ont la conductivité électrique comparable à celle d'une paroi cellulaire naturelle avec des canaux ioniques, suggérant qu'ils pourraient pouvoir agir comme les portes tension tension. Les résultats suggèrent également que le courant de transmembrane pourrait être ajusté en réglant les détails structurels fins des tunnels synthétiques. Pour tester une application possible des dispositifs de nanotechnologie d'ADN, les chercheurs les avaient l'habitude en tant que « nanopores » pour plusieurs différentes expériences se sentantes moléculaires. Ceux-ci ont confirmé qu'il est possible, en observant des changements des caractéristiques électriques, pour enregistrer la canalisation des molécules uniques par les tunnels synthétiques de membrane effectués à partir de l'ADN. Puisque cet élan permet régler géométrique et chimique des tunnels de membrane, il pourrait offrir des avantages par rapport à deux autres familles des senseurs moléculaires, basées sur les nanopores biologiques et semi-conducteurs respectivement.

D'Autres applications concevables restent à vérifier. Une notion est d'imiter l'action des virus ou des bactériophages, traversant les parois cellulaires des bactéries visées pour les détruire. Dans la thérapie génique, des tunnels synthétiques de membrane pourraient être utilisés comme nano-pointeaux pour injecter le matériau dans des cellules. De Tels tunnels ont pu également être utilisés dans des études de base de métabolisme de cellules. Une Autre idée est d'armer le soi-disant flux d'ion - qui dans des mouvements de membranes cellulaires matériels dedans et à l'extérieur par le tunnel - piloter des nanodevices sophistiqués a inspiré par d'autres mécanismes naturels. « Nous pourrions pouvoir imiter les pompes d'ion naturelles, protéines de transport, et les moteurs rotatoires comme l'enzyme responsable de synthétiser l'ATP, » dit Dietz. « J'aime cette idée. C'est ce qui me continue fonctionner. »

Source : http://www.tum.de

Last Update: 21. November 2012 03:26

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