Учёные использовали трюк с ДНК-оригами для создания 2D-структур

Учёные из Нью-Йоркского университета и Мельбурнского университета разработали метод использования ДНК-оригами для превращения одномерных наноматериалов в двухмерные. Их прорыв, опубликованный в последнем выпуске журнала Nature Nanotechnology, открывает потенциал для улучшения волоконной оптики и электронных устройств за счёт уменьшения их размера и увеличения скорости.

«Теперь мы можем взять линейные наноматериалы и управлять тем, как они организованы в двух измерениях, используя платформу ДНК-оригами для создания любого количества форм», — объясняет профессор химии NYU Надриан Симан, старший автор статьи, который основал и развил область ДНК-нанотехнологий три десятилетия назад.

Соавтор Симана, Салли Грасс, доцент Мельбурнского университета, говорит: «Мы объединили два строительных блока жизни, ДНК и белок, новым захватывающим способом. Мы выращиваем белковые волокна внутри структуры ДНК-оригами».

ДНК-оригами использует примерно двести коротких цепей ДНК, чтобы направлять более длинные цепи в формировании определённых форм. В своей работе учёные стремились создать, а затем манипулировать формой амилоидных фибрилл — стержней из агрегированных белков или пептидов, которые по прочности соответствуют паучьему шелку.

Для этого они сконструировали набор из 20 двойных спиралей ДНК, чтобы сформировать нанотрубку, достаточно большую (диаметром 15–20 нанометров — чуть более одной миллиардной метра), чтобы вместить фибриллы.

Платформа строит фибриллы, комбинируя свойства нанотрубки с синтетическим фрагментом пептида, который помещается внутрь цилиндра. Полученные заполненные фибриллами нанотрубки затем можно организовать в двухмерные структуры с помощью серии взаимодействий ДНК-ДНК гибридизации.

«Фибриллы невероятно прочны и, как таковые, являются хорошим барометром способности этого метода формировать двухмерные структуры», — отмечает Симан. «Если мы можем управлять ориентацией фибрилл, мы сможем делать то же самое с другими линейными материалами в будущем».

Симан указывает на перспективу создания двухмерных форм в наномасштабе.

«Если мы сможем создавать более мелкие и прочные материалы в электронике и фотонике, у нас есть потенциал для улучшения потребительских товаров», — говорит Симан. «Например, когда компоненты меньше, это означает, что передаваемые ими сигналы не должны проходить так далеко, что увеличивает их рабочую скорость. Вот почему "малое" так захватывает — вы можете создавать лучшие структуры на самых крошечных химических масштабах».