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

Рисунок 1. (а) Схема приготовления мезопористых частиц оксида кремния, модифицированных ДНК; (b) контролируемое высвобождение содержимого мезопористого контейнера, основанное на изменении конформации ДНК при изменении рН среды; (с) формирование водородных связей между протонированными цитозинами.

Рисунок 2. Принцип работы ДНК-переключателя.

Рисунок 3. Характер высвобождения красителя из «умного» контейнера зависит от рН среды: в щелочной среде интенсивность люминесценции (а значит, и концентрация) родамина В не изменяетя, в кислой среде – увеличивается.

pH-зависимый нанопереключатель

Ключевые слова:  ДНК, ДНК-нанотехнологии, доставка веществ, золотые наночастицы, мезопористый оксид кремния

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

02 февраля 2011

Последние достижения ДНК-нанотехнологии продемонстрировали беспрецедентные возможности в конструировании функциональных наноразмерных устройств благодаря структурным особенностям ДНК и ее уникальным способностям формировать комплементарные связи. Контролируемое высвобождение – важная составляющая многих процессов, от доставки лекарств до ингибирования коррозии. В последние несколько лет не угасает интерес мезопористому оксиду кремния как носителю каких-либо веществ. Считается, что этот материал нетоксичен, высокостабилен, имеет огромную площадь поверхности и известный размер пор, благодаря чему частицы из мезопористого оксида кремния можно использовать как отличные контейнеры для хранения и доставки самых разнообразных агентов. А рН-чувствительная i-форма ДНК позволяет создать быстрый и обратимый переключатель, запускающий или останавливающий высвобождение вещества из мезопористого контейнера.

Учёные из Китая реализовали эту идею следующим образом: они заткнули поры кремниевой частицы золотыми шариками, как пробками. Для этого к поре и шарику были прикреплены молекулы ДНК, комплементарные друг другу. В «базовых» условиях при рН около 8 две молекулы ДНК формируют двойную спираль, в результате чего золотой шарик удерживается около поры, затрудняя выход веществ, загруженных внутрь мезопористой частицы. В кислой среде при рН 5 одна из цепей ДНК – та, что связана с золотой наночастицей – принимает i-форму, и золотые шарики оказываются в растворе, не мешая содержимому контейнера выходить наружу (рисунок 1).

Сначала учёные проверили, что выбранные молекулы ДНК действительно связываются друг с другом и что это связывание обратимо разрушается при добавлении кислоты. Для этого они использовали флуорофор родамин зелёный и тушитель флуоресценции Dabcyl, которые были присоединены к разным молекулам ДНК. Благодаря эффекту FRET при формировании дуплекса наблюдается слабая флуоресценция, а при разрушении двойной спирали – яркая флуоресценция родамина зелёного (рисунок 2).

После этого учёные синтезировали частицы, показанные на рисунке 1, и заполнили их модельным веществом – красителем родамином B. Как выяснилось, в кислой среде родамин начинает высвобождаться в раствор, а при подщелачивании это высвобождение прекращается; при повторном подкислении начинается вновь (рисунок 3). Для переключения с «открытого» состояния контейнера на «закрытое» и наоборот требуется лишь несколько секунд.

Работа «A pH-driven DNA nanoswitch for responsive controlled release» опубликована в Chemical Communications.


Источник: RSC Publishing



Комментарии
Владимир Владимирович, 03 февраля 2011 05:02 
Творчески намудрили китайские ученые!
С Китайским Новым Годом Кролика всех!
Ух...
Китайцы действительно намудрили. Идея очень красивая, только есть вопросы.

Первое: Там точно зелёный родамин? У нас их делали, так они обладают оранжевой флуоресценцией.

Второе. В кислой среде родамины растворимы хуже чем в основной и могут перейти в лактонную форму, которая не светится...
Трусов Л. А., 04 февраля 2011 21:36 
написано rhodamine green и в кислой среде у них светился ярче.
Прогуглил формулу и свойства rhodamine green и вопросы снялись :).
Авторы - молодцы.

В supp info указан тушитель не Dabsyl, а Dabсyl.
Трусов Л. А., 04 февраля 2011 22:02 
угу, поправил

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

 

Самозалечивающийся пузырь
Самозалечивающийся пузырь

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

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!



 
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.