Исследователи из Университета Олбани совершили значительный прорыв в технологии создания ДНК-наноструктур, разработав метод, который устраняет необходимость в экстремальном нагреве и контролируемом охлаждении. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, демонстрируют возможность сборки наноструктур с использованием нетрадиционных буферных веществ, включая никель, при комнатной температуре.
ДНК-наноструктуры представляют собой удивительное применение молекул ДНК не для хранения генетической информации, а в качестве строительного материала для создания объектов наномасштаба. Ученые могут «программировать» пары оснований для формирования точных структур размером всего несколько нанометров, которые могут иметь сложную архитектуру. Эта технология открывает широкие возможности в биомедицине для доставки лекарств, терапевтических и диагностических инструментов, а также в разработке новых материалов и точном размещении биомолекул, клеток и наночастиц.
Традиционные методы сборки ДНК-наноструктур имели существенные ограничения. Они требовали нагрева цепей ДНК до 90-95°C (194-203°F) с последующим контролируемым охлаждением в специальных буферных растворах, содержащих ионы магния. Необходимость точного контроля температуры ограничивала практическое применение, а структуры, собранные с использованием магния, сталкивались с проблемами стабильности в биологических средах.
Новый метод, разработанный исследователями из Института РНК, предлагает значительные преимущества. Он позволяет проводить изотермическую сборку при постоянных умеренных температурах, работая как при комнатной температуре (20°C или 68°F), так и при температуре тела (37°C или 98,6°F). Это устраняет необходимость в термоциклерах или специализированном нагревательном оборудовании, значительно упрощая процесс синтеза наноструктур.
«Наш метод особенно важен для работы с температурно-чувствительными белками, такими как ферменты и антитела», — отмечают исследователи. Кроме того, новый подход не оказывает негативного влияния на жизнеспособность клеток или иммунный ответ, что критически важно для биомедицинских применений.
В предыдущих работах команда успешно использовала кальций, барий, натрий, калий и литий в качестве буферных растворов. Новое исследование добавляет к этому списку никель и стронций, с ключевым отличием — возможностью сборки при комнатной и телесной температуре, что значительно расширяет практическую применимость технологии.
Исследовательская группа под руководством старшего автора Аруна Ричарда Чандрасекарана, старшего научного сотрудника Института РНК, включала постдокторального сотрудника Бхарата Раджа Мадханагопала, научных сотрудников Арлина Родригеса и Акула Пателя, а также аспирантку Ханну Талбот. В работе также участвовали Эндрю Берглунд, Света Вангавети и Кен Халворсен.
Будущие направления исследований включают оптимизацию сборки наноструктур с использованием различных металлических ионов, тестирование биостабильности для потенциальных применений и работу над внедрением технологии в медицину и другие области. Этот прорыв открывает новую главу в развитии ДНК-нанотехнологий, делая их более доступными и применимыми в реальных условиях.
Изображение носит иллюстративный характер
ДНК-наноструктуры представляют собой удивительное применение молекул ДНК не для хранения генетической информации, а в качестве строительного материала для создания объектов наномасштаба. Ученые могут «программировать» пары оснований для формирования точных структур размером всего несколько нанометров, которые могут иметь сложную архитектуру. Эта технология открывает широкие возможности в биомедицине для доставки лекарств, терапевтических и диагностических инструментов, а также в разработке новых материалов и точном размещении биомолекул, клеток и наночастиц.
Традиционные методы сборки ДНК-наноструктур имели существенные ограничения. Они требовали нагрева цепей ДНК до 90-95°C (194-203°F) с последующим контролируемым охлаждением в специальных буферных растворах, содержащих ионы магния. Необходимость точного контроля температуры ограничивала практическое применение, а структуры, собранные с использованием магния, сталкивались с проблемами стабильности в биологических средах.
Новый метод, разработанный исследователями из Института РНК, предлагает значительные преимущества. Он позволяет проводить изотермическую сборку при постоянных умеренных температурах, работая как при комнатной температуре (20°C или 68°F), так и при температуре тела (37°C или 98,6°F). Это устраняет необходимость в термоциклерах или специализированном нагревательном оборудовании, значительно упрощая процесс синтеза наноструктур.
«Наш метод особенно важен для работы с температурно-чувствительными белками, такими как ферменты и антитела», — отмечают исследователи. Кроме того, новый подход не оказывает негативного влияния на жизнеспособность клеток или иммунный ответ, что критически важно для биомедицинских применений.
В предыдущих работах команда успешно использовала кальций, барий, натрий, калий и литий в качестве буферных растворов. Новое исследование добавляет к этому списку никель и стронций, с ключевым отличием — возможностью сборки при комнатной и телесной температуре, что значительно расширяет практическую применимость технологии.
Исследовательская группа под руководством старшего автора Аруна Ричарда Чандрасекарана, старшего научного сотрудника Института РНК, включала постдокторального сотрудника Бхарата Раджа Мадханагопала, научных сотрудников Арлина Родригеса и Акула Пателя, а также аспирантку Ханну Талбот. В работе также участвовали Эндрю Берглунд, Света Вангавети и Кен Халворсен.
Будущие направления исследований включают оптимизацию сборки наноструктур с использованием различных металлических ионов, тестирование биостабильности для потенциальных применений и работу над внедрением технологии в медицину и другие области. Этот прорыв открывает новую главу в развитии ДНК-нанотехнологий, делая их более доступными и применимыми в реальных условиях.
