 Ученые используют новую форму нанотехнологии, чтобы создать позиционируемый кластер серебра с ДНК-запрограммированным перестраиваемым флуоресцентным цветом.
Серебро используется исследовательской группой Бет Гвинн в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и имеет значение далеко за пределами его ценности как товара, даже если оно используется в очень малых количествах.
Группа работает с драгоценным металлом, чтобы создать наноразмерные кластеры серебра с уникальными флуоресцентными свойствами. Эти свойства имеют большое значение для различных применений, включая зондирование биомедицинских изображений.
Последние исследования команды публикуется в выделенной статье журнала Американского химического общества. Ученые расположены кластеры серебра на наноуровневой плате, строительной базе для создания прототипов фотоники и электроники. «Наш "макет" является нанотрубкой ДНК с пробелами запрограммированных на 7 нанометров друг от друга», сказал ведущий автор Стейси Копп, аспирант кафедры физики университета.
«Из-за сильных взаимодействий между ДНК и металлическими атомами довольно сложно проектировать макеты ДНК, которые держат их желаемую структуру, когда вводятся эти новые взаимодействия», сказал Гвинн, профессор кафедры физики. «Работа Стейси показала, что макет может не только удерживать свою форму при присутствии кластеров серебра, он может также позиционировать массивы из многих сотен кластеров, содержащих одинаковые количества атомов серебра - в значительной степени контроля, что является перспективным для реализации новых видов наноразмерной фотоники».
Результатом этой новой формы ДНК стало решение трудности достижения однородных размеров и форм частиц. «Для того, чтобы фотонные массивы использовали процесс самосборки, вы должны уметь программировать позиции кластеров, которые вы ставите на массиве», объяснил Копп. «Этот документ является первой демонстрацией такого для кластеров серебра».
Цвета кластеров в значительной степени определяется последовательностью ДНК, которая оборачивается вокруг них, и контролирует их размер. Чтобы создать позиционируемый серебряный кластер с ДНК-запрограммированным цветов, исследователи сконструировали кусок ДНК из двух частей: одна оборачивается вокруг кластера, а другая крепится к нанотрубкам ДНК. «Торчащие из нанотрубки короткие нити ДНК действуют как док-станции для принимающих цепей кластеров серебра», объяснил Копп.
Команда исследовательской группы в состоянии настроить кластеры серебра так, чтобы они имели флуоресценцию в широком диапазоне цветов, от сине-зеленого до инфракрасного – что является важным достижением, потому что ткани имеют окна высокой прозрачности в инфракрасном излучении. Согласно Коппу, биологи всегда ищут лучшие молекулы красителя или других инфракрасных излучающих объектов, которые будут использоваться для работы с изображениями через ткани.
«Люди уже используют подобные технологии серебряный кластера для обнаружения ионов ртути, небольших кусочков ДНК, которые являются важными для человека, и ряд других биохимических молекул» сказал Копп. «Но вы можете узнать намного больше, поставив кластеры серебра на макете вместо проведения экспериментов в пробирке. Вы получите больше информации, если вы сможете увидеть множество различных молекул в одно и то же время».
Модульная конструкция, представленная в этом исследовании означает, что легкий процесс шаг за шагом может быть обобщен на серебряных кластеров разного размера и многих видов ДНК. Журнал проводит читателей через процесс создания ДНК, который стабилизирует кластеры серебра. Этот недавно изложенный протокол предлагает исследователям новую степень контроля и гибкости в быстро развивающейся области нанофотоники.
Главной темой исследований Коппа является понимание того, как ДНК определяет размер и форму кластеров серебра сам по себе, а затем выяснить, как использовать тот факт, что эти кластеры серебра стабилизируются ДНК для того, чтобы построить наноразмерные массивы.
«Это сложно, потому что мы действительно не понимаем взаимодействия между серебром и ДНК», сказал Копп. «Так что часть из того, что я делаю - это использование больших наборов данных, чтобы создать банк работающих последовательностей, которые мы опубликовали, чтобы другие ученые могли их использовать. Мы хотим дать исследователям инструменты для разумной разработки этих типов структур, а не простого угадывания».
|
