Исследование взаимодействия высокоаффинных ДНК и углеродных нанотрубок

Однослойные углеродные нанотрубки (SWCNTs) перспективны для биотехнологии и наноэлектроники, но их широкому применению мешают нерастворимость и токсичность. Ученые из Университета Пусан под руководством профессора Санхвы Чона исследовали, как можно преодолеть эти ограничения с помощью одноцепочечной ДНК (ssDNA).

Методология исследования

Для создания и оптимизации комплексов ssDNA-SWCNT использовался комплексный подход:

• Скрининг: Итерационный отбор высокоаффинных последовательностей из библиотеки случайных 30-нуклеотидных (30-nt) ssDNA.
• Моделирование: Молекулярно-динамическое моделирование для анализа структурной динамики.
• Машинное обучение: Применение моделей для выявления паттернов последовательностей, влияющих на аффинность связывания. На основе этого создан общедоступный онлайн-сервис для предсказания аффинности ssDNA к SWCNT.

Ключевые результаты

• Высокоаффинные 30-nt последовательности ssDNA, богатые аденином (A) и цитозином (C), продемонстрировали превосходную силу связывания.
• Моделирование показало образование стабильных внутримолекулярных водородных связей вблизи поверхности SWCNT, что повышает структурную целостность.
• Комплексы ssDNA-SWCNT показали повышенную устойчивость к ферментативной деградации по сравнению со свободной ssDNA, что важно для биологических применений.

Значение и перспективы

Разработка высокоаффинных конструкций ssDNA-SWCNT — значительный шаг в нанобиотехнологии. Эти комплексы являются перспективными кандидатами для:

• Систем целевой доставки лекарств в клетки или ткани.
• Создания высокопроизводительных наноэлектронных устройств.

Как отмечает профессор Чон, исследование не только углубляет понимание взаимодействия ssDNA и SWCNT, но и открывает практические пути для его использования в широком спектре передовых технологий.