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

 

Частицы полученные пиролизом аэрозолей
Частицы полученные пиролизом аэрозолей

Обложка февральского выпуска Journal of Applied Physics
Редакция научного журнала Journal of Applied Physics выбрала в качестве иллюстрации обложки февральского выпуска изображение доменной структуры гексагонального (h-)ErMnO3, полученного группой пользователей NT-MDT с факультета материаловедения и инженерии Норвежского университета науки и технологии (NTNU)

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.