Исследователи разрабатывают новые полимерные частицы с использованием нитей ДНК

        

Исследователи Университета МакГилла имеют химически отпечатанные полимерные частицы с цепями ДНК – метод, который может привести к появлению новых материалов для приложений от биомедицины до перспективной области «мягкой робототехники».

В исследовании, опубликованном в Nature Chemistry исследователи описывают метод создания асимметричных полимерных частиц, которые связываются пространственно определенным образом, как атомы объединяются, чтобы сделать молекулы.

Хотя полимеры используются во всем: от одежды и упаковки для продуктов до 3D-печати и электроники, большинство самоорганизующихся полимерных структур ограничены симметричными формами, такими как сферические или цилиндрические формы. Однако в последнее время ученые сосредоточились на создании несимметричных полимерных структур – например, частиц «Януса» с двумя разными «лицами» – и они начинают открывать новые захватывающие приложения для этих материалов. Один пример: робототехника с мягкими гибкими структурами, которые могут изменять форму в ответ на внешние раздражители.

Метод, описанный в Nature Chemistry «вводит программируемый уровень организации, который в настоящее время трудно достичь в химии полимеров», – говорит профессор химии Хилл Хаджид Слейман, старший автор исследования. «Химическое копирование информации, содержащейся в ДНК-наноструктурах, представляет собой мощное решение проблемы размера, формы и направленного контроля для полимерных материалов».

Использование клеток ДНК в виде плесени

Новое исследование основано на методе, разработанном в 2013 году исследовательской группой Слеймана, чтобы сделать наномасштабные «клетки» из нитей ДНК и наполнить их липидоподобными полимерными цепями, которые складываются вместе в шарообразную частицу, которая может содержать груз таких как молекулы лекарственного средства.

Чтобы сделать этот нано-инженерный подвиг еще одним шагом, Слейман и ее аспирант Туан Трин объединились с коллегами из Университета Вермонта и Техасского университета A & M в Катаре. Вместе исследователи разработали метод нанесения полимерного шара на пряди ДНК, расположенные в заранее спроектированных ориентациях. Затем клетки можно отменить, оставив после себя ДНК-импринтированные полимерные частицы, способные к самосборке, – как и ДНК, сама по себе – в заранее разработанных образцах. Поскольку клетки ДНК используются в качестве «плесени» для создания полимерной частицы, размер частиц и количество молекулярных единиц в полимере можно точно контролировать, говорит Слейман, который держит Канатское научное кафедру в области ДНК-нанонауки.

Асимметричные полимерные структуры могут быть использованы в конечном итоге в ряде областей применения, говорят исследователи. Один из возможных примеров: многокамерные полимерные частицы, причем каждый отсек инкапсулирует другой препарат, который может быть доставлен с использованием разных раздражителей в разное время. Другая возможность: пористые мембраны, которые являются асимметричными, поэтому они направляют молекулы вдоль определенных путей, чтобы отделить их.

Источник:

https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/using-dna-strands-design-new-polymer-materials-283461

      

Source link