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PUNTO CULMINANTE - collegamento covalente di oro Nanoparticles alle mascherine del DNA

Fig. 1
Le immagini del AFM dei nanoparticles acido-rivestiti thioctic dell'oro limitano a DNA legato su un substrato della mica.
Fig. 1: Prodotti tipici della reazione fra DNA e le particelle dell'oro.

La capacitÓ di montare i nanoparticles negli allineamenti, nelle reti e nei circuiti in un modo preciso e controllato Ŕ chiave al montaggio di una varietÓ di nanodevices. Reti delle isole nanometro-graduate a semiconduttore o del metallo, o il quantum punteggia, pu˛ esibire una varietÓ di fenomeni di quantum, con le applicazioni in dispositivi ottici, sensori nanometro-graduati, architetture di calcolatore avanzate, memorie ultra dense e la scienza e tecnologia delle quantum-informazioni. La sfida Ŕ che il montaggio con precisione del nanoscale degli allineamenti del nanoparticle in un momento ed in un modo redditizio rimane un'operazione ardua. L'interesse nel concetto dei nanostructures auto-montati ha condotto all'idea di usando il DNA come un'impalcatura o mascherina per il montaggio programmato degli allineamenti del nanoscale. Il DNA pu˛ essere modificato con i gruppi funzionali ai luoghi predeterminati per tenere conto il collegamento di altre molecole in un modo specifico. Abbiamo progettato e dimostrato un nuovo metodo per i nanoparticles obbligatori a DNA. I nanoparticles di Functionalized in covalenza sono limitati alle basi interne e chimicamente modificate su DNA double-stranded senza la presenza della destabilizzazione "scalfisce" lungo la base del DNA. In pi¨, segnaliamo un metodo per thiolating un'estremitÓ del prodotto di DNA/nanoparticle ed il fissaggio esso ad una superficie dell'oro. La capacitÓ di fissare un'o entramba l'estremitÓ del complesso di DNA/gold, dopo la generazione del modello voluto, ai contatti o agli elettrodi fissi Ŕ necessaria per montaggio di nanodevices.

Fig. 2
Fig. 2: Primo piano del limite del DNA alle particelle dell'oro.

I oligonucleotides del DNA sono stati progettati con le basi amminico-modificate per il collegamento ad acido carbossilico functionalized le particelle dell'oro. Due sequenze double-stranded del DNA sono state usate per i nanoparticles obbligatori. Il DNA di sequenza 1 era 22 accoppiamenti bassi lunghi con due luoghi obbligatori per oro per la molecola del DNA. La separazione fra i luoghi obbligatori dell'oro era 3.7 nm. Il DNA di sequenza 2 era 30 accoppiamenti bassi lunghi, ha avuto un luogo obbligatorio dell'oro per la molecola del DNA e, dopo il ligation, una separazione 10.5 di nm fra i luoghi obbligatori. Per formazione immagine del AFM, il DNA si Ŕ legato per produrre le molecole pi¨ lunghe che sarebbero pi¨ facili all'immagine. I nanoparticles dell'oro con due strati isolanti differenti sono stati esaminati. Le particelle con un diametro medio di 1.5 nm sono state sintetizzate con un rivestimento acido mercaptosuccinic e le particelle circa 2.5 nm nel formato sono state ricoperte d'acido che thioctic ogni particella ha gruppi carbossilici reattivi multipli sulla relativa superficie. Per fare diminuire la probabilitÓ per una particella che si lega a molti gruppi amminici sul DNA, la metilammina Ŕ stata usata per ostruire alcuni dei gruppi carbossilici sull'oro. La metilammina Ŕ stata scelta a questo fine a causa del relativi piccoli formato e somiglianza alla catena laterale del metilene che contiene il gruppo amminico sul DNA. La reazione fra il gruppo amminico sul DNA ed il gruppo carbossilico sulla particella dell'oro Ŕ stata facilitata usando un metodo chimico standard per unire i gruppi carbossilici ai gruppi amminici. L'analisi dei prodotti dall'elettroforesi del gel e dalla microscopia atomica della forza (AFM) ha mostrato le particelle dell'oro limitate al DNA. In pi¨, le gamme di capacitÓ di assorbimento di nanoparticles dell'oro in presenza di DNA forniscono la prova di legarsi. Questa tecnica risponde ad una necessitÓ di base di montare nanometro-regola gli oggetti in un modo programmabile e ad un modo parallelo, dalla parte inferiore in su.

Ricerca da K. A. Stevenson, G. Muralidharan, L. Maya, J. C. Wells, J. Barhen e T.G. Thundat, centro per ricerca avanzata di scienza di ingegneria, ORNL; per i particolari veda "Attachement covalente di oro Nanoparticles alle mascherine del DNA", J. Nanosci. Nanotech (presentato, 2002).

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Research Accomplishments



CESAR - Center for Engineering Science Advanced Research
Oak Ridge National Laboratory