Onderzoekers van McGill University hebben een nieuwe, goedkope methode om DNA-nanobuisjes blok voor blok te bouwen - een doorbraak die zou kunnen helpen de weg vrij te maken voor scaffolds gemaakt van DNA-strengen voor gebruik in toepassingen zoals optische en elektronische apparaten of slimme medicijnafgiftesystemen.

Veel onderzoekers, inclusief het McGill-team, hebben eerder nanobuisjes geconstrueerd met behulp van een methode die berust op spontane assemblage van DNA in oplossing. De nieuwe techniek, vandaag gemeld in Natuurchemie , belooft minder structurele fouten op te leveren dan de methode van spontane montage. De bouwstenenbenadering maakt het ook mogelijk om de grootte en patronen van de DNA-structuren beter te beheersen, melden de wetenschappers.

"Net als een Tetris-spel, waar we de speelstukken manipuleren met als doel een horizontale lijn van verschillende blokken te maken, we kunnen nu blok voor blok lange nanobuisjes bouwen, " zei Amani Hariri, een PhD-student in McGill's Department of Chemistry en hoofdauteur van de studie. "Door een fluorescentiemicroscoop te gebruiken, kunnen we de vorming van de buizen in elke montagefase verder visualiseren, omdat elk blok is gelabeld met een fluorescerende verbinding die als een baken dient. We kunnen dan het aantal blokken tellen dat in elke buis is verwerkt zoals deze is geconstrueerd."

Deze nieuwe techniek is mogelijk gemaakt door de ontwikkeling in de afgelopen jaren van microscopie met één molecuul, waarmee wetenschappers in de nanowereld kunnen kijken door de fluorescentie van individuele moleculen aan en uit te zetten. (Dat baanbrekende werk won drie in de VS en Duitsland gevestigde wetenschappers de Nobelprijs voor de Scheikunde van 2014.)

Hariri's onderzoek wordt gezamenlijk begeleid door de chemieprofessoren Gonzalo Cosa en Hanadi Sleiman, die co-auteur was van de nieuwe studie. Cosa's onderzoeksgroep is gespecialiseerd in single-molecule fluorescentietechnieken, terwijl Sleiman's DNA-chemie gebruikt om nieuwe materialen te ontwerpen voor medicijnafgifte en diagnostische hulpmiddelen.

De op maat gemaakte assemblagetechniek die door deze samenwerking is ontwikkeld "geeft ons de mogelijkheid om de nanobuisjes te monitoren terwijl we ze bouwen, en zie hun structuur, robuustheid en morfologie, ' zei Cosa.

"We wilden de lengtes en kenmerken van de nanobuisjes één voor één controleren, " zei Sleiman, die de Canada Research Chair in DNA Nanoscience bekleedt. De resulterende "design nanobuisjes, " zij voegt toe, beloven veel goedkoper te zijn om op grote schaal te produceren dan die gemaakt met zogenaamde DNA-origami, een andere innovatieve techniek om DNA als constructiemateriaal op nanoschaal te gebruiken.