ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Najmanji vjenčani prsteni na svijetu

Cilj DNK nanotehnologije je stvaranje umjetnih struktura iz DNK. Ova nova znanost, koja kombinira biologiju, fiziku, kemiju i znanost o materijalima, iskorištava sposobnost kapaciteta urođenih DNK svojstava da se sama spoje. Smajliji ili male kutijice, koji iznose samo 10 sekundi nanometara, stvoreni su iz DNK u kapljici vode.

Profesor Alexander Heckel i njegov student na doktoratu Thorsten Schmidt sa sveučilišta Goethe uspjeli su stvoriti dva DNK prstena veličine samo 18 nanometara i zakačiti ih kao dvije karike u lancu. Takva struktura nazvana je catenan, termin izveden iz latinske riječi catena (lanac). Schmidt, koji se oženio dok je radio na nano-prstenima, vjeruje da su to vjerojatno najmanji vjenčani prsteni na svijetu. 

Sa znanstvenog gledišta, ta je struktura prekretnica na polju DNK nanotehnologije, pošto ta dva prstena catenana, za razliku od većine DNK nanokonstrukcija koje su već spoznane, nisu fiksne formacije, nego su – ovisno o uvjetima okoline – izmjenično centralne. Zato su pogodne kao komponente molekularnih strojeva ili molekularnog motora.

"Još moramo dug put proći prije nego će se DNK strukture poput catenana moći koristiti kod svakodnevnih predmeta." kaže profesor Alexander Heckel i dodaje "Strukture DNK će se, u bliskoj budućnosti, pomoću autoorganizacije  moći koristiti za uređivanje i proučavanje proteina ili drugih molekula koje su premale za direktno upravljanje." Na taj način, DNK nanokonstrukcije mogu postati svestran alat u svijetu nanometara, kojemu je ionako teško pristupiti.

U proizvodnji DNK nanokonstrukcija, znanstvenici iskorištavaju pravilo uparivanja četiri DNK nukleobaza, prema kojemu dva urođena DNK vlakna mogu pronaći jedno drugo (u DNK nanokonstrukciji, bazni poredak nema biološki značaj). "A" s jednog vlakna uparuje se s "T" sa drugog vlakna, a "C" se upotpunjuje sa "G". Cilj je kreirati nizove DNK vlakana obuhvaćene na način da se osigura da se željena struktura sama izgradi bez izravne intervencije osobe koja vrši eksperiment. Ako samo neka od korištenih vlakana komplementiraju jedno drugo, mogu se stvoriti ogranci i spojevi. 

U časopisu „Nano Letters, Schmidt i Heckel izjavili su da su najprije za catenane kreirali dva DNK fragmenta u C-obliku. Pomoću posebnih molekula koje se ponašaju kao ljepilo za specifične nizove za dvostruku spiralu, složili su "Cs" na način da su stvorili dva spoja, tako da  su otvoreni krajevi od "Cs" upereni suprotno jedan od drugoga. Catenan je kreiran dodajući dva vlakna koja su vezana za krajeve još otvorena dva fragmenta u obliku prstena. Thorsten Schmidt je tu publikaciju posvetio svojoj ženi, doktorici Diani Goncalves Schmidt, koja također cijeni taj rad sa znanstvene razine, pošto je i ona bila dio grupe Alexandera Heckela.

Prsteni se ne mogu vidjeti standardnim mikroskopom, pošto su mnogo manji od valnih dužina vidljive svjetlosti. "Morali biste nanizati oko 4000 takvih prstena da samo dobijete promjer jedne ljudske dlake." kaže Thorsten Schmidt. On zato pokazuje catenane sa snažnim skenirajućim mikroskopom, koji izuzetno precizno skenira takve prstene.

Izvor: Goethe University Frankfurt 

Podijeli.