Новости химической науки > Серебро находит применение в нанотехнологии

Способность молекул ДНК к самоорганизации позволяет получить огромный набор наноразмерных структур. Такие наноархитектуры могут найти применение в микроэлектронике нового поколения, на их основе могут быть получены новые полупроводниковые устройства, химические и биомедицинские сенсоры.

Хао Ян (Hao Yan) и Ян Лю (Yan Liu) из Университета Аризоны предлагают новый метод направленного введения наночастиц серебра в самоорганизующиеся шаблоны ДНК.

a) Схема получения димерной структуры из наночастиц серебра с размерами 5 нм и 20 нм. b) Полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа изображение димерной структуры, состоящей из наночастиц серебра (масштабная линейка соответствует 100 нм). c) Полученное с помощью растрового просвечивающего электронного микроскопа изображение димерной структуры, состоящей из наночастиц серебра (масштабная линейка соответствует 50 нм). d) Результаты дифрактометрии гетеродимера наночастиц серебра, внедренных в ДНК-оригами. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010; DOI: 10.1002/anie.201000330)

В новом исследовании ученые из группы Яна и Лю использовали одноцепочечную нить ДНК, которую с помощью методики, известной как ДНК-оригами (DNA origami) превратили в строительную платформу треугольной формы. Далее с треугольной кареткой из ДНК удалось связать одну, две или три наночастицы серебра, при этом в результате самоорганизации взаимодействие наночастиц серебра с ДНК реализовывалось в определенных местоположениях наноструктуры из ДНК. Результаты работы исследователей впервые демонстрируют возможность замены золота, традиционно применяющегося для получения нанокомпозитов на основе ДНК, на серебро.

Одна из главных областей применения нанокомозитных материалов на основе молекул ДНК является – использование таких систем в качестве точных молекулярных сенсоров, действующих на молекулярном уровне. Чувствительное и специфичное определение отдельных молекул является давним предметом интереса химиков, биологов, фармакологов, специалистов по медицинским исследованиям и экологам, особенно в том случае, когда необходимо обнаружить следовые количества определенного вещества-маркера. Очевидно, что надежная методика детектирования отдельных молекул может оказаться полезной для детального исследования функционирования генов.

Новая работа исследователей была посвящена изучению возможности использования наночастиц серебра для увеличения эффективности метода поверхностного плазмонного резонанса (surface plasmon resonance) – в этом методе колебания электронов позволяют определить строение изучаемого образца. Ян заявляет, что теоретические расчеты позволяют предположить, что замена золотых наночастиц на серебряные должна привести к увеличению чувствительности метода плазмонного резонанса.

Однако исследователи столкнулись с тем, что для замены золотых наночастиц в аналитической методике необходимо решить ряд проблем, в первую очередь связанных с тем, что серебро отличается меньшей стабильностью, чем золото, и может легко окислиться. Для предотвращения окисления исследователи модифицировали нить ДНК – платформу для наночастиц – атомами серы. Каждая из наночастиц серебра удерживается на каретке ДНК девятью атомами серы, это обстоятельство препятствует окислению серебра.

Результаты нового исследования позволяют говорить о создании нового метода получения сложных архитектур ДНК. Ян заявляет, что в его группе сделаны первые шаги в создании иерархически организованных структур, в состав которых входят наночастицы серебра, по его словам, такие системы могут оказаться полезными для создания новых аналитических систем плазмонного резонанса.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2010; DOI: 10.1002/anie.201000330

метки статьи: #биохимия, #нанотехнологии, #новые материалы, #химия поверхности