Je leest:

DNA vormt gouden nanodeeltjes

DNA vormt gouden nanodeeltjes

Auteur: | 17 augustus 2012

Amerikaanse en Chinese wetenschappers hebben een nieuwe manier gevonden om gouden nanodeeltjes naar wens te vormen. Ze riepen de hulp in van kleine stukjes DNA.

Wetenschappers van de Universiteit van Illinois en Tsinghua-universiteit in Peking onder leiding van Yi Lu en Jinghong Li publiceerden begin deze maand in het wetenschappelijke tijdschrift Angewandte Chemie dat ze in staat zijn de vorm van gouden nanodeeltjes naar hun hand te zetten. Iets wat tot nu toe een lastige klus bleek.

Door een al gebruikte techniek uit te breiden met een stap waarin de deeltjes met DNA worden behandeld blijkt de vorm van de deeltjes voorspelbaar te worden. De wetenschappers denken met hun methode de deur te hebben opengezet voor betere nanodeeltjes met specifieke toepassingen.

DNA als steiger voor nanodeeltjes

DNA is waarschijnlijk een van de meest bestudeerde moleculen en wetenschappers gebruikten de goed gedefinieerde structuur van DNA al langer als een ‘steiger’ waaraan atomen uit een oplossing zich kunnen hechten.

DNA vinden we van nature terug in levende cellen waar het dient om informatie op te slaan.

Nanodeeltjes zouden wel eens een gouden toekomst kunnen hebben. Althans, wetenschappers vermoeden al jaren dat de extreem kleine deeltjes van 100 nanometer of kleiner uiteindelijk toepassingen zullen vinden in onder andere elektronica en de geneeskunde. De eigenschappen van de deeltjes worden sterk bepaald door de afmeting en vorm van de deeltjes, maar het maken van specifieke vormen op deze schaal blijkt tot nu toe nog een uitdaging voor wetenschappers.

Nanodeeltjes groeien

Een techniek om nanodeeltjes te maken is ze laten ‘groeien’ in een metaaloplossing. Daarbij worden bijvoorbeeld minuscule stukjes goud, die als basis dienen voor de nanodeeltjes, ondergedompeld in een goudoplossing. Door een reducerende stof toe te voegen beginnen de goudatomen uit de oplossing zich vervolgens af te zetten op de gouddeeltjes, die daardoor langzaam groeien. Als de deeltjes de beoogde grootte hebben kunnen de wetenschappers het proces stoppen. Hoewel er op deze manier controle is over de grootte van de uiteindelijke nanodeeltjes, ontbreekt die controle voor de vorm.

Echter, door de basisstukjes eerst te ‘behandelen’ met DNA (waarbij er adsorptie van het DNA optreedt) zagen de teams van Lu en Li opeens stervormen, zeshoeken of bollen verschijnen in hun goudoplossing.

De basisstukjes zijn kleine prismavormige deeltjes (zie f). Door aan het groeiproces verschillende stukken DNA toe te voegen ontstaan andersoortige deeltjes (zie a, b, c en d). Ongestoorde groei, zonder DNA, levert een grote onregelmatige structuur van goud (zie e). De witte balk is telkens 200 nanometer lang.
Angewandte Chemie/Yi Lu/Jinghong Li

Lengte onbelangrijk, de code wel

Interessant genoeg vonden de wetenschappers dat de lengte van het toegevoegde DNA er niet zo toe doet. Wel werd duidelijk dat de code van het DNA bepalend was voor hoe de deeltjes er uiteindelijk uit zien. Ze herhaalden het proces met stukken DNA met verschillende basen en zagen steeds andere vormen ontstaan. Combineerden ze verschillende basen dan vonden ze in veel gevallen een tussenvorm.

Diagram dat de vorm van de nanodeeltjes laat zien, afhankelijk van de DNA-code die wordt gevormd door de basen. A staat voor Adenine, T voor Thymine, G voor Guanine en C voor Cytosine. De getallen geven aan hoeveel basen er telkens van elke soort zijn gebruikt.
Angewandte Chemie/Yi Lu/Jinghong Li

Verbeterde nanodeeltjes

De wetenschappers zijn verheugd met hun vondst. Onderzoeksleider Lu laat weten dat het onderzoek uiteindelijk zou kunnen leiden naar verbeterde nanodeeltjes die hun taak nog beter uitvoeren door de specifieke vorm. ‘We kunnen bijvoorbeeld deeltjes maken met een verbeterde katalytische werking en ervoor zorgen dat ze (in het licht van medische toepassingen, red.) nog beter worden opgenomen door cellen.’

Wat wel nog een vraag blijft, is hoe het DNA het groeimechanisme van de nanodeeltjes precies beïnvloedt. Lu en Li willen dat nu achterhalen. Verder willen ze in de toekomst hun methode gaan toepassen op andersoortige nanodeeltjes.

Bron:

Z. Wang e.a., Discovery of the DNA “Genetic Code” for Abiological Gold Nanoparticle Morphologies, Angewandte Chemie (2 augustus 2012)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 augustus 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.