Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

ДНК в нанотехнологиях

Ключевые слова:  ДНК, НТ-МДТ, периодика, Сканирующая Зондовая Микроскопия

Автор(ы): Д. С. Андреюк (НТ-МДТ)

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

20 декабря 2007

В последнее время все чаще и чаще появляются исследования, в которых в качестве конструкционного материала при создании наноразмерных устройств используются природные макромолекулы (например, ДНК). Наиболее функциональный инструмент для манипуляций на таком уровне - это Сканирующая Зондовая Микроскопия (СЗМ). Приборы этого класса позволяют одновременно исследовать единичные молекулы и осуществлять манипуляции над ними. Рассмотрим три наиболее важных аспекта СЗМ, которые нужно учитывать при работе на молекулярном уровне.

Влияние остроты зонда на разрешение

 

 Размер молекулы на АСМ изображении

Мелкие особенности рельефа могут быть не обнаружены, если радиус зонда слишком велик. При использовании стандартного зонда ширина молекулы ДНК на изображении составляет 10-20 нм, тогда как реальный диаметр — около 2 нм. На скане показаны короткие фрагменты poly(dG)–poly(dC) ДНК, закрепленные на модифицированном высокоориентированном пиролитическом графите (см. далее). При использовании DLC зонда (радиус кривизны острия ~1 нм) можно увидеть расплетенные однонитевые участки (жирная стрелка) и даже спиральную структуру молекулы (тонкие стрелки). Более подробную информацию можно найти в статье Д.Клинова “High-resolution atomic force microscopy of duplex and triplex DNA molecules”. Nanotechnology (2007), V18, N22, p.225102.

Крепление ДНК: подложки и процедуры

 

 Крепление на слюду с помощью неорганических катионов

Кольцевые молекулы ДНК, закрепленные на поверхности слюды с помощью ионов Mg2+. Предварительная обработка слюды водой увеличивает поверхностную плотность отрицательных зарядов благодаря вымыванию катионов. В этом случае прикрепление ДНК более сильное и происходит быстро, поэтому на изображении молекулы выглядят компактными (А). Свежесколотая поверхность имеет более низкую поверхностную плотность зарядов, это делает возможной латеральную диффузию молекулы в процессе крепления – она «расправляется» (B).

Крепление на слюду  с помощью органических молекул

Крепление на высокоориентированный пиролитический графит (HOPG)

Та же молекула плазмидной ДНК, закрепленная на поверхности слюды, обработанной APTES. Связывание происходит сравнительно быстро.

Та же молекула ДНК, закрепленная на поверхности графита, обработанной  органическим реактивом (CH2)n(NCRH2CO)m–NH2. Связывание происходит сравнительно медленно.

Стабильность АСМ при прецизионных и долгосрочных исследованиях

Манипуляции на малых полях:  низкий термодрейф

Температурные дрейфы становятся серьезным препятствием при проведении долгосрочных экспериментов на малых полях. Обычно величина дрейфа в лучших коммерческих АСМ приборах составляет порядка 10-15 нм в час. В силу этого эффекта исследуемые образцы размером в десятки нанометров могут быть попросту потеряны в процессе наблюдения. Изображения слева иллюстрируют возможность манипуляций кремниевыми нанотрубками, схожими по своим размерам с ДНК, с помощью АСМ зонда. Пара изображений справа показывают те же объекты в долгосрочном эксперименте: смещение за 7 часов мало и наблюдаемые частицы остаются в поле зрения. Образец предоставлен Dr. H.B.Chan, кафедра физики, университет Флориды, США.

 Манипуляции на малых полях: датчики обратной связи

Датчики перемещения (closed-loop) особенно важны при необходимости возвращать зонд в определенное место на скане (например, при манипуляциях). Обычно из-за собственного шума датчики не используются в масштабах меньше 100 нм. NTEGRA Therma позволяет производить CL-коррекцию на сканах меньше 10 нм. Изображение показывает атомную решетку слюды, полученную с использованием датчиков обратной связи.


В статье использованы материалы: НТ-МДТ


Средний балл: 9.6 (голосов 8)

 


Комментарии
И все же, как манипулировать ДНК-ой? На зонд что-то навешивается? Да и потом настолько ли прочны фосфодиэфирные связи между нуклеотидами, для того чтобы оторвать от подложки целую хромосому?
Трусов Л. А., 20 декабря 2007 18:23 
если тема покажется кому-то интересной, можно больше новостей делать в этом направлении.
Довольно люботное направление в нанотехнологиях,но тема слишком слаба освещена,нет подробностей.
Скажите пожалуйста, а в МГУ есть возможность получать примерно такие картинки? Фотографии молекул, или, скажем, вирусов?
Трусов Л. А., 18 марта 2008 02:26 
переформулируем вопрос: даниил михалыч такое умеет?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Одуванчик
Одуванчик

Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»
Продолжается прием статей в 11-й выпуск Межвузовского сборника научных трудов «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов»

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ”
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в конференции “ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D КРИСТАЛЛ” 5-9 августа 2019 года в Новосибирске

I МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ
14-15 октября 2019 года состоится школа - конференция молодых ученых - I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019).

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.