Origami w służbie nanotechnologii

origami

Zespół naukowców pracujących na Technishe Universitat Braunschweig w Niemczech za pomocą znanej już bardzo dobrze metodzie origami, wykorzystywanej do konstruowania DNA zbudowali nanoantenę wraz ze stacją dokującą. W ostatnich latach rusztowania kodu genetycznego opracowano w celu ukierunkowania pojedynczych molekuł według określonych ścieżek a w konsekwencji skomplikowanych struktur. Jedno z takich rusztowań doprowadziło do powstania tak zwanego origami DNA, polegających na zaginaniu nici DNA w odpowiedni sposób tworząc złożone obiekty w trzech wymiarach w skali nano.

Badacze umieścili filar zbudowany z białka pomiędzy dwoma atomami złota tworząc tzw. hot spot. rozświetlający układ sygnałami fluorescencyjnymi w objętości zeptolitrów. Zeptolitr jest to wielkość odpowiadająca 10^-21 litra. Rezultatem jest wysoki filar prostopadły do płaszczyzny powierzchni za pomocą nici DNA która może być magazynem pojedynczych cząstek. Płaska powierzchnia została wykonana z białka które znajduje się we wszystkich organizmach żywych i jest najczęściej rozpoznawane jako witamina B7 lub też biotyna. Centralna kolumna ma 220nm wysokości oraz 15nm średnicy i jest utrzymywana w pionie dzięki niciom DNA. Po bokach dwie nanocząstki złota (80 – 100 nm średnicy) zawieszone dokładnie w połowie wysokości słupa, pełnią rolę anteny skupiającej światło w punkcie pomiędzy nimi. W miejscu tym znajduje się barwnik fluorescencyjny będący substancją optycznie czynną, a  jego celem jest rejestrowanie stopnia wzmocnienia  fluorescencji co jest przeznaczeniem całej anteny. Skonstruowane nanourządzenie ukazuje jeden ze sposobów wykorzystywania origami kodu genetycznego DNA przy budowie rusztowań do rozmieszczania molekuł w przestrzeni trójwymiarowej.

Takie rozwiązanie będzie prowadziło do zdecydowanego usprawnienia procesów tworzenia nanostruktur z jednoatomową dokładnością, przy produkcji wielkoseryjnej. Antena taka jak ta zbudowana na Technishe Universitat Braunschweig pozwala na skupianie światła do bardzo małej objętości, umożliwiając badanie cząsteczek i atomów nawet 100 razy precyzyjniej niż przy użyciu konwencjonalnych soczewek. Najbardziej interesującym aspektem jest jednak to iż układ utrzymywany dzięki niciom DNA jest nie jako “zaprogramowany” aby mogły one samorzutnie owijać się wokół anteny w określonym kierunku bez jakichkolwiek zewnętrznych oddziaływań. Kolejnym krokiem naukowców będzie sprawdzanie czy struktury otrzymane za pomocą metody origami DNA mogę być stosowane w celu umożliwienia bardziej precyzyjnej kontroli reakcji chemicznych.

Źródła:
[1] Science 338, 506 (2012); DOI: 10.1126/science.1228638
[2] Origami by jronaldlee, flickr.com, CC by 2.0

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *