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I ricercatori progettano le nuove particelle del polimero facendo uso dei fili del DNA

I ricercatori di McGill University chimicamente hanno impresso le particelle con i fili del DNA - una tecnica del polimero che potrebbe piombo ai nuovi materiali per le applicazioni che variano dalla biomedicina al campo di promessa “di robotica morbida.„

In uno studio pubblicato in chimica della natura, i ricercatori descrivono un metodo per creare le particelle asimmetriche che legano insieme in un modo nello spazio definito, il modo del polimero che gli atomi vengono insieme a fare le molecole.

Sebbene i polimeri siano utilizzati in tutto dall'imballaggio per alimenti e dell'abbigliamento alla stampa 3D ed all'elettronica, la maggior parte delle strutture auto-montate del polimero sono state limitate ai moduli simmetrici quali le forme sferiche o cilindriche. Recentemente, tuttavia, gli scienziati hanno messo a fuoco sulla creazione delle strutture non simmetriche del polimero -- per esempio particelle “di Janus„ con due differenti “fronti di taglio„ -- e stanno cominciando scoprire le nuove applicazioni emozionanti per questi materiali. Un esempio: robotica fatta con le strutture molli e flessibili che possono deformare in risposta agli stimoli esterni.

Il metodo descritto nel documento di chimica della natura “introduce un livello programmabile di organizzazione che è corrente difficile da raggiungere in chimica del polimero,„ dice il professor Hanadi Sleiman, autore senior di chimica di McGill dello studio. “Chimicamente copiare le informazioni contenute in nanostructures del DNA offre una soluzione potente al problema della dimensione, della forma e del controllo direzionale per i materiali polimerici.„

Facendo uso delle gabbie del DNA come muffe

Le nuove configurazioni di studio su una tecnica si sono sviluppate nel 2013 dal gruppo di ricerca di Sleiman per fare il nanoscale “gabbie„ dai fili di DNA e li farciscono con le catene del tipo di lipido del polimero che profilatura insieme in una particella a forma di palla che può contenere il carico quali le molecole della droga.

Per intraprendere a quell'abilità di nano-assistenza tecnica un'azione più ulteriormente, Sleiman ed il suo studente Tuan Trinh di PhD hanno collaborato con i colleghi all'università di Vermont e la Texas A&M University al Qatar. Insieme, i ricercatori hanno messo a punto un metodo per imprimere la palla del polimero con i fili del DNA sistemati negli orientamenti pre-progettati. Le gabbie possono poi essere annullate, lasciando le particelle DNA-impresse del polimero capaci di auto-montaggio - tanto come DNA, stesso - nei reticoli pre-progettati. Poiché le gabbie del DNA sono usate mentre “una muffa„ per sviluppare la particella del polimero, la dimensione delle particelle ed il numero delle unità molecolari nel polimero può essere precisamente controllata, dice Sleiman, che tiene la presidenza della ricerca del Canada in DNA Nanoscience.

Le strutture asimmetriche del polimero potrebbero essere utilizzate finalmente in un intervallo delle applicazioni, i ricercatori dicono. Un esempio potenziale: particelle a vari compartimenti del polimero, con ogni compartimento che incapsula una droga differente che potrebbe essere consegnata facendo uso degli stimoli differenti ai tempi differenti. Un'altra possibilità: le membrane porose che sono asimmetriche, in modo da essi dirigono le molecole lungo i percorsi specifici poi per separare.