Автор AZoNano 29 марта 2021 г.

Нанопроволоки, несомненно, являются важнейшими компонентами сенсоров нового поколения, наноэлектроники и наномедицины.

Чтобы получить необходимую сложность, рост и положение металлических цепей следует контролировать на атомарном уровне.

Теперь группа исследователей разработала новую технику, которая создает спиральные, точно контролируемые системы палладий-ДНК, которые имитируют расположение естественных пар оснований, существующих в двухцепочечной молекуле ДНК.

Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie International Edition .

Под руководством Мигеля А. Галиндо исследователи из США и Европы специально разработали этот элегантный метод для получения непрерывных отдельных цепочек ионов палладия. Новый процесс основан на самоорганизующейся сборке одноцепочечных молекул ДНК и уникального комплекса палладия.

В недавнем прошлом ДНК оказалась важным инструментом в области нанотехнологий и нанонауки, в частности потому, что полученные структуры можно было «запрограммировать» с помощью базовой последовательности используемой ДНК. Металлы, включенные в структуры ДНК, могут придавать им несколько свойств, таких как фотоактивность, проводимость, магнетизм и каталитическая активность.

Но расположить ионы металлов в молекулах ДНК – нетривиальная задача, потому что эти ионы металлов могут прикрепляться к нескольким различным местам. Таким образом, исследовательская группа Галиндо разработала интеллектуальную технику для регулирования прикрепления ионов палладия к определенным местам.

Исследователи использовали уникально построенный комплекс палладия, который может создавать пары оснований с естественными основаниями аденина в цепи ДНК. Внутри этого комплекса лиганд существует в виде ароматической плоской кольцевой системы, которая захватывает три из четырех позиций связывания, доступных на ионе палладия. После этого четвертая позиция иона палладия становится доступной для присоединения к высокоспецифическому атому азота в аденине.

Помимо этого, лиганд содержит атомы кислорода, которые могут образовывать водородную связь с соседней группой NH ₂ аденина. Подобный паттерн связывания точно соответствует спариванию оснований Уотсона-Крика, но в настоящее время контролируется ионом палладия, что делает его значительно более сильным по сравнению с этим естественным спариванием оснований Уотсона-Крика.

Если использовать одну цепь ДНК, полностью состоящую из оснований аденина, то один комплекс палладия будет присоединяться к каждому аденину. Плоские лиганды самоорганизуются в компланарные стопки, похожие на естественные основания.

Это приводит к двойной цепи, состоящей из комплексов палладия и ДНК, которая похожа на двойную спираль естественной ДНК, в которой одна цепь заменена супрамолекулярной стопкой постоянных комплексов палладия.

Хотя исследователи еще не продемонстрировали проводящие характеристики этих систем, можно предположить, что точное восстановление таких ионов металлов может привести к созданию проводящей нанопроволоки с чрезвычайно контролируемой структурой.

В настоящее время команда работает в этом направлении и также ищет способы изменить лиганд, который также может придать системе новые свойства.

Ссылка на журнал:

Перес-Ромеро, А., и др. . (2021) Одноцепочечная ДНК как супрамолекулярная матрица для одномерных массивов палладия (II). Angewandte Chemie International Edition. doi.org/10.1002/anie.202015554.

Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/[19459008visible