Инновационная разработка - «печатный пресс» для наночастиц

Используя синтетическую ДНК в качестве «строительных лесов», ученые из университета МакГилла научились оперировать золотыми наночастицами, диаметром в миллионную долю миллиметра, и формировать из них упорядоченные структуры, которые можно использовать в научных исследованиях, в биотехнологиях и медицине. Золотые наночастицы, обладающие целым рядом уникальных электронных, оптических, химических и физических свойств, представляют собой предмет повышенного интереса со стороны ученых. Однако, в настоящее время все попытки создать и использовать в своих целях конгломераты золотых наночастиц в большинстве случаев походят на попытки перемешивания в стакане кучки шестеренок, винтиков и прочих деталей часовых механизмов в надежде получить собранные и работающие часы Rolex.

Для того, чтобы максимально использовать все их ценные свойства, наночастицы, введенные в состав другого материала, должны быть упорядочены, распределены равномерно по всему объему или сгруппированы в нечто наподобие крошечных нанокристаллов, состоящих из миллионов частиц. С помощью даже самого тщательного перемешивания добиться этого невозможно. Ученые использовали идею, в основе которой лежит применение ДНК в качестве средства упорядочивания наночастиц. Заложенные в ней принципы напоминают механизм управления генетическим материалом внутри клеток живых организмов.

Для использования ДНК нужно, чтобы относительно короткие цепочки синтетической молекулы прикрепились к поверхности золотой наночастицы в определенных местах. Именно в этом случае они становятся способными соединяться с другими цепочками и формировать из прикрепленных к ним наночастиц трехмерные структуры с заранее заданной формой. Ученые уже предпринимали попытки реализации этой идеи, однако все разработанные ранее технологии были весьма сложными и трудоемкими. Решением этой проблемы стало создание дополнительной структуры из ДНК, которая работает как наноразмерный печатный пресс, при помощи которого можно обработать не одну, а множество золотых наночастиц. Когда золотая наночастица входит в соприкосновение со структурой из ДНК, она наталкивается на участок, обладающий повышенными «липкими» химическими свойствами. После этого под воздействием чистой дистиллированной воды ненужные участки ДНК удаляются и к поверхности наночастицы остаются прикрепленными лишь необходимые участки молекул. После того, как «отсоединенная» структура из ДНК попадает в среду, наполненную короткими цепочками, она соединяется с соответствующими цепочками, восстанавливает свою структуру и может быть использована для «штамповки» очередной наночастицы. В настоящее время ученые исследуют многообразие структур из золотых наночастиц, которые можно получить, используя новую технологию ДНК-печати. Это поможет создавать новые медицинские препараты, способные разрушать злокачественные клетки в человеческом организме и при этом не причинять вред окружающим тканям.