Nowoczesne origami z wykorzystaniem DNA i diamentów
Cienkie warstwy nanokrystalicznych diamentów osadza się i hoduje, aby uzyskać materiał do budowy nanourządzeń, wykorzystywanych w wielu dziedzinach, od medycyny do kwantowego przetwarzania informacji. Jednakże, precyzyjna strukturyzacja w nanoskali, będąca wymogiem nowych technologii, jest długotrwałym i kosztownym procesem. Projekt DIAMONDDNA (DNA origami templates for nanocrystalline diamond nanostructures) miał na celu otrzymanie pod konkretne zamówienia samoporządkujących się wzorów DNA, na których można następnie osadzić cząstki nanodiamentów lub diamondoidów. Uzyskana rozdzielczość elementów przekracza możliwości obecnie wykorzystywanych procesów, takich jak elektronolitografia (electron beam lithography - EBL). Aby możliwe było samoporządkowanie się DNA, nanocząstki muszą być wystarczająco małe i być obdarzone ujemnym ładunkiem, co pozwoli uniknąć zaburzeń związanych ze zjawiskiem elektrostatyczności. Spełnienie powyższych kryteriów wymagało, by naukowcy opracowali wydajną metodę funkcjonalnego wykorzystania i rozproszenia struktur nanodiamentów detonacyjnych (detonation nanodiamond - DND). Otrzymane nanocząstki o ujemnym potencjale zeta są wystarczająco małe, podlegają monodyspersji i mają łatwo dostępne chemicznie grupy funkcyjne, dzięki czemu można je poddać dalszej biomodyfikacji za pomocą DNA lub innych cząsteczek. Zespołowi DIAMONDDNA udało się zbudować z origami struktury DNA i zebrać znaczną pulę danych dotyczących własności powierzchniowych diamentów DND. Nie powiodła się natomiast próba opracowania struktury DNA z origami i diamentów DND, lecz dalsze modyfikacje i zdobyta wiedza powinny pozwolić na uzyskanie tych struktur. Zastosowania chemicznej metody przygotowawczej obejmują bio-oznakowanie, polegające na sprzężeniu fluorescencyjnego nanodiamentu z wybranymi przeciwciałami, oraz projektowanie biorusztowań kości syntetycznych. Naukowcy otrzymali także nieskażone centra barwne w nanodiamentach, wyhodowanych z ultraczystych ziaren diamondoidowych, co zaowocowało patentem. Patent na diamondoidowe centra barwne kreśli ścieżkę produkcji dwóch rodzajów nanocząstek. Nanocząstki, charakteryzujące się niewygasającą, jasną fluorescencją o zakresie bliskim podczerwieni, zawierające wakancje krzemu, można wykorzystać do celów bioobrazowania. Natomiast nanocząstki z wakancjami azotu i wykazujące wrażliwość na pole magnetyczne / elektromagnetyczne można zastosować w magnetometrii. Projekt DIAMONDDNA umożliwił umiejscowienie diamentowych centrów barwnych z nanoprecyzją. Szybkie i długoterminowe obrazowanie umożliwia postępy technologiczne w postaci nowych medycznych metod terapeutycznych i diagnostycznych.
Słowa kluczowe
DNA, diament, szablon, DIAMONDDNA, nanodiament, DND, centrum barwne
