Наночастицы могут обладать интересными электрическими, магнитными, фотолюминесцентными свойствами и быть сколь угодно прекрасными и перспективными – однако для использования этих замечательных свойств зачастую необходимо организовать частицы в упорядоченные массивы.
Известно, что из молекул ДНК можно построить разнообразные усложненные структуры. Например, можно сконструировать несколько типов строительных блоков ДНК, каждый из которых будет иметь выступающие неспаренные концы, комплементарные аналогичным концам блоков другого типа. Тогда вместе они самопроизвольно сформируют плоскую структуру, в которой отдельные элементы будут чередоваться в определенной последовательности. Для большей ясности проще взглянуть на рисунок 1 (А и B), где представлены строительные «плитки» из ДНК, вид сверху и сбоку.
Исследователи из Америки показали, что если к отдельным структурным блокам ДНК прикрепить по золотой наночастице, то самособирающиеся плоские листы ДНК начнут скручиваться в трубки, причем от размера наночастиц зависит, какие трехмерные структуры сформируются в итоге. На рисунке 1D представлены варианты таких трубок: каждый ряд «плиток» может соединиться сам с собой, формируя кольца из наночастиц; с соседним рядом, образуя спираль; с рядом, следующим через один – тогда наночастицы расположатся в форме двух завитых спиралей. Наконец, возможно образование нескольких вложенных спиралей. От чего же зависит, какая из структур будет реализована в действительности?
Оказалось, что тут важны как размеры наночастиц, так и строение всех остальных блоков. Например, в ситуации, изображенной на рисунке 1, золотые наночастицы невелики (5 нм в диаметре), а одна из «плиток» имеет выступ. При сворачивании трубок наночастицы оказываются снаружи, а выступающие петли ДНК – внутри. Эти петли, по-видимому, мешают образованию таких трубок, в которых ряды наночастиц замкнуты в кольцо. В результате формируются главным образом одно- и двуспиральные структуры, хотя в то же время в образце присутствуют и кольцевые, и многоспиральные трубки (рис. 1Е).
Когда выступающая петля ДНК отсутствует, в случае 5нм золотых частиц формируются по большей части односпиральные трубки, а при увеличении размеров наночастиц до 10 нм и 15 нм преобладающей структурой становятся замкнутые кольца наночастиц (рис. 2).
Следующим шагом авторы работы попытались расположить часть наночастиц (10 нм в диаметре) снаружи трубки из ДНК, а часть (более мелкие, 5 нм) – внутри (рис. 3). Однако в ходе исследования полученных трубок выяснилось, что все частицы, похоже, расположились на одном уровне (чтобы убедиться, посмотрите коротенькое кино). Так что создание двуслойных нанотрубок пришлось отложить на потом. Например, фантазируют ученые, можно было бы сделать самособирающиеся наноразмерные катушки индуктивности, разместив внутри нанотрубки магнитные частицы, а снаружи – металлические, так, чтобы они формировали спирально завитой провод.
Работа «Control of Self-Assembly of DNA Tubules Through Integration of Gold Nanoparticles» опубликована в Science.
Известно, что из молекул ДНК можно построить разнообразные усложненные структуры. Например, можно сконструировать несколько типов строительных блоков ДНК, каждый из которых будет иметь выступающие неспаренные концы, комплементарные аналогичным концам блоков другого типа. Тогда вместе они самопроизвольно сформируют плоскую структуру, в которой отдельные элементы будут чередоваться в определенной последовательности. Для большей ясности проще взглянуть на рисунок 1 (А и B), где представлены строительные «плитки» из ДНК, вид сверху и сбоку.
Исследователи из Америки показали, что если к отдельным структурным блокам ДНК прикрепить по золотой наночастице, то самособирающиеся плоские листы ДНК начнут скручиваться в трубки, причем от размера наночастиц зависит, какие трехмерные структуры сформируются в итоге. На рисунке 1D представлены варианты таких трубок: каждый ряд «плиток» может соединиться сам с собой, формируя кольца из наночастиц; с соседним рядом, образуя спираль; с рядом, следующим через один – тогда наночастицы расположатся в форме двух завитых спиралей. Наконец, возможно образование нескольких вложенных спиралей. От чего же зависит, какая из структур будет реализована в действительности?
Оказалось, что тут важны как размеры наночастиц, так и строение всех остальных блоков. Например, в ситуации, изображенной на рисунке 1, золотые наночастицы невелики (5 нм в диаметре), а одна из «плиток» имеет выступ. При сворачивании трубок наночастицы оказываются снаружи, а выступающие петли ДНК – внутри. Эти петли, по-видимому, мешают образованию таких трубок, в которых ряды наночастиц замкнуты в кольцо. В результате формируются главным образом одно- и двуспиральные структуры, хотя в то же время в образце присутствуют и кольцевые, и многоспиральные трубки (рис. 1Е).
Когда выступающая петля ДНК отсутствует, в случае 5нм золотых частиц формируются по большей части односпиральные трубки, а при увеличении размеров наночастиц до 10 нм и 15 нм преобладающей структурой становятся замкнутые кольца наночастиц (рис. 2).
Следующим шагом авторы работы попытались расположить часть наночастиц (10 нм в диаметре) снаружи трубки из ДНК, а часть (более мелкие, 5 нм) – внутри (рис. 3). Однако в ходе исследования полученных трубок выяснилось, что все частицы, похоже, расположились на одном уровне (чтобы убедиться, посмотрите коротенькое кино). Так что создание двуслойных нанотрубок пришлось отложить на потом. Например, фантазируют ученые, можно было бы сделать самособирающиеся наноразмерные катушки индуктивности, разместив внутри нанотрубки магнитные частицы, а снаружи – металлические, так, чтобы они формировали спирально завитой провод.
Работа «Control of Self-Assembly of DNA Tubules Through Integration of Gold Nanoparticles» опубликована в Science.
, а ограничились описанием реальной работы, которая выполнена неплохо. 
