Сборка ДНК-наноструктур в безводном растворителе

Исследователи из Технологического института Джорджии впервые показали, что сложные наноструктуры на основе ДНК можно собирать в среде, не содержащей воды. Это открывает новые возможности для ДНК-нанотехнологий, которые до сих пор были ограничены водными растворами.

Ключевые результаты

• Новый растворитель: Учёные использовали смесь глицерина и хлорида холина — глихолин. В этом безводном растворителе двумерная структура ДНК-оригами собралась за 6 дней при температуре 20 °C.
• Контроль скоростью сборки: Добавление небольшого количества воды в глихолин ускоряет процесс. Например, структура, собиравшаяся 6 дней в чистом растворителе, формируется за 3 часа в растворе с 10% воды.
• Преодоление кинетических ловушек: Новый растворитель помогает избежать образования стабильных промежуточных структур, которые не являются целевыми. Это одна из основных причин низкого выхода продукта в ДНК-нанотехнологиях.
• Совместимость: Система не требует изменений в существующих дизайнах ДНК-структур, разработанных для воды. Можно переводить структуры между гидратированным и обезвоженным состояниями.

Значение и перспективы

• Новый инструмент контроля: Растворитель позволяет управлять как кинетикой, так и термодинамикой сборки ДНК-структур при более низких температурах.
• Расширение областей применения: Технология может быть полезна для создания наноразмерных полупроводниковых и плазмонных структур, а также для комбинирования ДНК с металлическими наночастицами, которые в воде склонны к агрегации.
• Улучшенная стабильность: Низкая летучесть растворителя решает проблему высыхания водных сред при хранении собранных структур.

Исследование, поддержанное NSF и NASA, опубликовано на обложке журнала Angewandte Chemie International Edition (том 54, выпуск 23). Работа была вдохновлена исследованиями происхождения жизни, в рамках которых учёные задались вопросом, могли ли сложные молекулы, подобные ДНК, формироваться в безводных условиях.