Advertencia: Esta página es una traducción de esta página originalmente en inglés. Tenga en cuenta ya que las traducciones son generadas por máquinas, no que todos traducción será perfecto. Este sitio Web y sus páginas están destinadas a leerse en inglés. Cualquier traducción de este sitio Web y su páginas Web puede ser imprecisa e inexacta en su totalidad o en parte. Esta traducción se proporciona como una conveniencia.

Los investigadores estudian aspectos estructurales de la DNA-partícula/del interfaz del lípido directamente usando dispersar de radiografía

Camino posible a los filtros ajustables, a las superficies con la reacción mecánica variable, o aún a las nuevas maneras de entregar los genes para los usos biomédicos

Los científicos que buscaban maneras de dirigir el montaje de las partículas minúsculas que medían apenas billionths de un contador han logrado una nueva primera- formación de un de una sola capa de nanoparticles en una superficie líquida donde las propiedades de la capa pueden ser cambiadas fácilmente. La comprensión del montaje de tales películas finas nanostructured podía llevar al diseño de nuevas clases de filtros o de membranas con una reacción mecánica variable para una amplia gama de usos. Además, porque los científicos utilizaron cabos sintetizados minúsculos de la DNA para llevar a cabo los nanoparticles juntos, el estudio también ofrece discernimiento en el mecanismo de acciones recíprocas de nanoparticles y de moléculas de la DNA cerca de una membrana del lípido. Esta comprensión podía informar al uso emergente nanoparticles como vehículos para entregar genes a través de las membranas celulares.

“Nuestro trabajo revela cómo los nanoparticles DNA-revestidos obran recíprocamente y reorganizan en un interfaz del lípido, y cómo ese proceso afecta a las propiedades “de una película fina” hecha de nanoparticles DNA-conectados,” dijo a la cuadrilla de Oleg del físico que llevó el estudio en el centro para los Nanomaterials funcionales (CFN, http://www.bnl.gov/cfn/) en el Ministerio de los E.E.U.U. de laboratorio nacional de Brookhaven de la Energía. Los resultados serán publicados en la edición de la huella del 11 de junio de 2014 del gorrón de la sociedad de substancia química americana.

Como la molécula que lleva la información genética en cosas vivas, los cabos sintetizados de la DNA usados como “pegamento” para atar nanoparticles en este estudio tienen una tendencia natural de emparejar encima de cuando las bases que componen los peldaños de la torcer-escalera dieron forma el fósforo de la molécula hacia arriba de una manera determinada. Los científicos en Brookhaven han hecho el gran uso de la especificidad de esta fuerza atractiva de conseguir nanoparticles recubiertos con los únicos cabos de la DNA del sintético para emparejar hacia arriba y para montar en una variedad de configuraciones tridimensionales. La meta del actual estudio era considerar si la misma aproximación se podría utilizar para lograr diseños de películas bidimensionales, uno-partícula-gruesas.

“Muchos de los usos que prevemos para los nanoparticles, tales como capas ópticas y dispositivos de almacenamiento fotovoltaicos y magnéticos, requiera la geometría planar,” dijo a Sunita Srivastava, investigador postdoctoral de la universidad pedregosa del arroyo y el autor importante en el papel. Otros grupos de científicos han montado tales aviones de nanoparticles, esencialmente conectándolos en una superficie líquida, pero estas matrices de una sola capa tienen todos sidos estáticos, ella explicaron. “Usando las moléculas de la máquina para hacer chorizos de la DNA nos da una manera de controlar las acciones recíprocas entre los nanoparticles.”

Según lo descrito en el papel, los científicos demostraron su capacidad de lograr capas monomoleculares diferentemente estructuradas, de un viscoso flúido-como arsenal a un elástico malla-y a un interruptor reticulados más apretado tejidos entre ésos diferentes estado-por la variación de la fuerza de emparejar entre los cabos complementarios de la DNA y de ajustar otras variables, incluyendo la carga electroestática en la superficie líquida del montaje y la concentración de sal.

Cuando la superficie que utilizaron, un lípido, tiene una carga positiva fuerte atrae negativo - los cabos cargados de la DNA que recubren los nanoparticles. Que atracción electroestática y la repulsión entre negativo - las moléculas cargadas de la DNA que rodean nanoparticles adyacentes dominan la fuerza atractiva entre las bases complementarias de la DNA. Como consecuencia, las partículas forman una capa monomolecular viscosa de flotación libre bastante flojo puesta en orden. Agregar la sal cambia las acciones recíprocas y vence la repulsión entre los cabos como-cargados de la DNA, permitiendo que los pares bajos igualen hacia arriba y conecten los nanoparticles juntos más de cerca, primero formando hilera-como matrices, y con más sal, un más sólido con todo elástico malla-como capa.

“El mecanismo de esta transición de fase no es obvio,” dijo a la cuadrilla. “No puede ser entendido de las acciones recíprocas de la repulsión-atracción solamente. Con la ayuda de teoría, revelamos que hay efectos colectivos de las cadenas flexibles de la DNA que impulsan el sistema en los estados determinados. Y es solamente posible cuando los tamaños de las partículas y las tallas de la cadena de la DNA están comparable-en la orden de 20-50 nanómetros,” él dijo.

Como parte del estudio, los científicos examinaron las diversas configuraciones de los nanoparticles encima de la capa líquida usando dispersar de radiografía en la fuente de luz del sincrotrón nacional de Brookhaven (NSLS, http://www.bnl.gov/ps/nsls/about-NSLS.asp). También transfirieron la capa monomolecular producida en cada concentración de la sal a una superficie sólida así que podrían visualizarla usando microscopia electrónica en el CFN.

“Crear estas capas monomoleculares de la partícula en un interfaz líquido es muy conveniente y porque la estructura bidimensional de las partículas es muy “flúida” y puede estar fácilmente manipular-a diferencia conectado de un substrato sólido, donde las partículas pueden conseguir fácilmente adheridas a la superficie,” Gang efectiva dijo. “Pero en algunos usos, podemos necesitar transferir la capa montada a una superficie tan sólida. Combinando el sincrotrón que dispersaba y proyección de imagen de la microscopia electrónica podríamos confirmar que la transferencia se puede hacer con la desorganización mínima a la capa monomolecular.”

La naturaleza cambiable de las capas monomoleculares pudo ser determinado atractiva para los usos tales como membranas usadas para la purificación y las separaciones, o controlar el transporte de molecular o de la nano-escala se opone a través de interfaces líquidos. Por ejemplo, dijo a la cuadrilla, cuando las partículas se conectan pero se mueven libremente en el interfaz, ellas puede permitir un objeto-uno molécula-a pase a través del interfaz. “Sin embargo, cuando inducimos a articulaciones entre las partículas que formen a malla-como red, ningún objeto más grande que la malla-talla de la red no puede penetrar a través de esta película muy fina. ”

“En principio, podemos incluso pensar en tales redes reguladas a pedido para ajustar la talla de malla dinámicamente. Porque, del talla-régimen del nanoscale, puede ser que preveamos el usar de tales membranas para las proteínas de filtración u otros nanoparticles,” él dijo.

La comprensión de cómo los nanoparticles DNA-revestidos sintetizados obran recíprocamente con una superficie del lípido puede también ofrecer discernimiento en cómo tales partículas recubiertas con los genes reales pudieron obrar recíprocamente con la célula de membrana-los cuales se componen en gran parte lípido-y el uno con el otro en un ambiente del lípido.

“Otros grupos han considerado usando nanoparticles DNA-revestidos para descubrir genes dentro de las células, o aún para entregar genes a las células para la terapia génica y tal se acerca,” dijo a la cuadrilla. “Nuestro estudio es el primer de su clase para observar los aspectos estructurales de la DNA-partícula/del interfaz del lípido directamente usando dispersar de radiografía. Creo que esta aproximación tiene valor importante como plataforma para investigaciones más detalladas de los sistemas realistas importantes para estos nuevos usos biomédicos de los pairings del DNA-nanoparticle,” Gang dijo.

Esta investigación fue patrocinada por la oficina de la GAMA de la ciencia (BES).