Наноматериалы на основе ДНК

плоские и объемные структуры ДНКСегодня мы поговорим о плоских и объемных структурах ДНК. Это одни из первых наноматериалов, которые образуются посредством самосборки. Основы, принципы взаимодействия молекул ДНК, как утверждают ученые, можно с успехом использовать на практике. Впервые об этом сказал Н. Зееман.

Следует отметить, что работы этого ученого появились за несколько десятилетий до бума нанотехнологии. Зееман по образованию физик-кристаллограф. Наверное, это позволило ему заметить большой потенциал молекулярного узнавания и комплементарности олигомеров ДНК. Зееман уверен, что они в скором будущем позволят получать структурированные материалы, образующиеся сугубо за счет узнавания и самосборки.

Еще в 1990 г. Зееман манипулировал наносборками из молекул ДНК. Следует отметить, что создаваемые структуры были довольно сложными. Зееман работал с олигомерами ДНК, имеющими «встроенные» комплементарные участки, роль которых заключается в узновании интерфейсов.

Смешивания этих олигомеров в водных растворах, как было установлено, ведет к спонтанной самосборки плоских «сеток» ДНК. Позже Зееман получил более сложные объемные структуры. Один из примеров – ДНК-сборки кубической формы. Одна из последних его работ представлена нанотрубками из ДНК.

Согласитесь, работы Зеемана поправу в те годы были признаны новаторскими. Олигомерам ДНК как молекулярным материалам в сравнении с белками (исключение – пептиды) характерны следующие преимущества:

• высокая термостабильность;

• участвуют во многих важных реакциях. Необходимость в последних удовлетворяется за счет совершенствования метода массового твердофазного химического синтеза олигонуклеотидов ДНК и снижения стоимости услуг по синтезу молекул ДНК требуемой структуры. Так, за последние 20 лет цены на олигомеры ДНК снизились на порядки. К тому же рост спроса на модифицированные молекулы ДНК привел к повышению разнообразия коммерчески доступных олигонуклеотидов.

К. Нимайер и В. Помпе предложили очень интересный способ сборки наноустрйоств из белков и неорганических наночастиц с применением ДНК. В одном из них используются биотинилированные олигонуклеотиды ДНК, специфически связывающиеся с поверхностями, к которым пришиты молекулы авидина.

Как видите, нанотехнология предполагает не только использование неорганических объектов, но и биологических материалов, которые, как показали исследования, станут незаменимыми на практике во многих сферах человеческой деятельности.