Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
Posted in | Bionanotechnology

De Hulp van de Nanotechnologie van DNA Construeert de Synthetische Kanalen van het Membraan

Published on November 21, 2012 at 2:30 AM

Zoals gerapporteerd in de dagboekWetenschap, hebben de fysici in Technische Universitaet Muenchen (TUM) en de Universiteit van Michigan aangetoond dat de synthetische membraankanalen door de „nanotechnologie van DNA kunnen worden geconstrueerd.“ Deze techniek wendt de molecules van DNA als programmeerbare bouwmaterialen voor douane-ontworpen aan, zelf-assembleert, nanometer-schaal structuren.

Dit 3-D af:drukken toont de structuur van een functioneel synthetisch die membraankanaal door de nanotechnologie van DNA wordt geconstrueerd - d.w.z., gebruikend de molecules van DNA als programmeerbare bouwmaterialen voor douane-ontworpen, zelf-assemblerend nanometer-schaal structuren. Dit op DNA-Gebaseerde membraankanaal bestaat uit een naaldachtige stam 42 nanometers lang met een interne diameter van enkel twee die nanometers, gedeeltelijk door een tonvormig GLB in de schede wordt gestoken. Een ring van cholesteroleenheden rond de rand van GLB helpt het apparaat „dok“ aan een lipidemembraan terwijl de stam door het plakt, die een kanaal vormt dat geschikt lijkt om als een biologisch ionenkanaal zich te gedragen. Het apparaat wordt gevormd door 54 dubbel-spiraalvormige domeinen van DNA op een honingraatrooster. (Krediet: Het Laboratorium van Dietz, TURKIJE Muenchen; auteursrecht TURKIJE Muenchen)

De onderzoekers leggen bewijsmateriaal dat hun voor aard-geïnspireerde nanostructures zich ook als biologische ionenkanalen kunnen gedragen. Hun resultaten konden een stap naar toepassingen van synthetische membraankanalen als moleculaire sensoren, antimicrobial agenten, en bestuurders van nieuwe nanodevices merken.

In De Loop Van de afgelopen drie decennia, hebben de onderzoekers de nanotechnologie van DNA van een intrigerend idee aan een nieuwe die technologie vooruitgegaan, met toolbox van methodes en een portefeuille van nanometer-schaal voorwerpen worden ontworpen om zijn potentieel aan te tonen. Wat hier nieuw is is de eis dat DNA nanotech kan worden gebruikt om één van meest wijdverspreide en belangrijke nanomachines in aard na te bootsen.

Aan muur van de binnenkant van cellen van de buitenwereld, gebruiken de organismen op alle drie gebied van het leven het zelfde soort barrière: een ondoordringbaar membraan maakte van twee lagen lipidemolecules. Dergelijke membranen kunnen ook binnen cellen worden gevonden, bijvoorbeeld inkapselend de kern, en zelfs omringend vele soorten virussen. En om tussen de verschillende milieu's aan beide kanten van deze universele barrière te bemiddelen, verstrekt de aard een gemeenschappelijk type van gang. De kanalen van het Membraan zijn buis-als die structuren van proteïnen worden gemaakt, die de barrières doordringen en de bidirectionele uitwisseling van materiaal en informatie tussen de binnenkant en de buitenkant regelen. Nu hebben de onderzoekers het eerste kunstmatige die membraankanaal aangetoond volledig van DNA wordt gemaakt, en zijn kenmerken stellen een aantal potentiële toepassingen voor. „Als u, bijvoorbeeld, iets in een cel wilt inspuiten, moet u een manier vinden om een gat in het celmembraan te slaan, en dit apparaat kan doen dat, op zijn minst met modelcel de membranen,“ TUM Prof. Hendrik Dietz, een kameraad van het Instituut TUM voor Geavanceerde Studie zegt.

In een vorm door een natuurlijke kanaalproteïne wordt geïnspireerd, bestaat het op DNA-Gebaseerde membraankanaal uit een naaldachtige stam 42 nanometers lang met een interne diameter van enkel twee die nanometers, door een tonvormig GLB gedeeltelijk in de schede dat wordt gestoken dat. Een ring van cholesteroleenheden rond de rand van GLB helpt het apparaat „dok“ aan een lipidemembraan terwijl de stam door het plakt, die een kanaal vormt dat om als het echte ding schijnt te functioneren. TUM Professor Friedrich Simmel, mede-coördinator van het Initiatief München van Nanosystems van de Cluster van de Voortreffelijkheid, verklaart: „Wij hebben dit nog met levende cellen niet getest, maar de experimenten met lipideblaasjes tonen aan dat ons synthetisch apparaat aan een membraan van het bilayerlipide in de juiste richtlijn zal binden, zodat de stam zowel het membraan doordringt als aan de oppervlakte houdt, vormt een porie.“

De Verdere experimenten toonden aan dat de resulterende poriën elektrogeleidingsvermogen vergelijkbaar met dat van een natuurlijke celwand met ionenkanalen hebben voorstellen, die dat zij als voltage-gecontroleerde poorten zouden kunnen kunnen handelen. De resultaten stellen ook voor dat de transmembraanstroom zou kunnen worden gestemd door fijne structurele details van de synthetische kanalen aan te passen. Om één potentiële toepassing van de apparaten van DNA te testen nanotech, gebruikten de onderzoekers hen als „nanopores“ voor verscheidene verschillende moleculaire het ontdekken experimenten. Deze bevestigden dat het, door veranderingen in de elektrokenmerken waar te nemen, mogelijk is om de passage van enige molecules door synthetische die membraankanalen te registreren van DNA worden gemaakt. Omdat deze benadering zowel het geometrische als chemische maken van de membraankanalen toestaat, zou het voordelen meer dan twee andere families van moleculaire die sensoren kunnen aanbieden, op biologisch en in vaste toestand respectievelijk worden gebaseerd nanopores.

Andere denkbare toepassingen moeten nog worden onderzocht. Één begrip moet de actie van virussen of bacteriofagen imiteren, die door de celwanden van gerichte bacteriën breken hen te doden. In gentherapie, zouden de synthetische membraankanalen als nano-naalden kunnen worden gebruikt om materiaal in cellen in te spuiten. Dergelijke kanalen konden ook in basisstudies van celmetabolisme worden gebruikt. Een Ander idee is de zogenaamde ionenstroom - die in celmembranen binnen materiaal en uit door het kanaal beweegt - aan aandrijving verfijnde die nanodevices uit te rusten door andere natuurlijke mechanismen wordt geïnspireerd. „Wij zouden natuurlijke ionenpompen, vervoerproteïnen kunnen kunnen nabootsen, en de roterende motoren zoals het enzym verantwoordelijk voor het samenstellen van ATP,“ zegt Dietz. De „liefde van I dat idee. Dat is wat me houdt lopend.“

Bron: http://www.tum.de

Last Update: 21. November 2012 03:25

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit