Ученые создали «печатный пресс» для наночастиц

Исследователи из факультета химии университета МакГилла (McGill University) создали то, что можно назвать самым маленьким в мире «печатным прессом».

Исследователи из факультета химии университета МакГилла (McGill University) создали то, что можно назвать самым маленьким в мире «печатным прессом». Используя синтетическую ДНК в качестве «строительных лесов», ученые 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.
Наночастица и ДНК
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.

Золотые наночастицы использовались людьми, начиная со средневековья, к примеру, производителями витражного стекла, которые добавляли хлорид золота в расплавленное стекло для придания ему ярко-красного цвета. Однако, такой процесс носил случайный характер и был малоэффективен. Для того, чтобы максимально использовать все ценные свойства наночастиц, 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. Естественно, что простейшими методами производства, такими, как даже самое тщательное перемешивание, добиться вышеуказанного невозможно.

Группа из университета МакГилла использовала идею, в основе которой лежит применение ДНК в качестве средства упорядочивания наночастиц. А принципы, заложенные в этой идее, весьма напоминают принципы управления генетическим материалом внутри клеток живых организмов.
Принцип работы ДНК-печати
Для использования ДНК требуется то, 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 из университета МакГилла занимаются исследованиями многообразия структур из золотых наночастиц, которые можно получить, используя новую технологию ДНК-печати. Среди этого многообразия могут находиться структуры, обладающие свойствами, необходимыми для некоторых конкретных областей применения, к примеру, для разрушения раковых клеток в теле человека без нанесения вреда соседним здоровым тканям.