Wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy kunnen nu meer details zien van DNA-origami-nanostructuren, wat zal leiden tot een beter begrip en controle van hun assemblage voor toekomstige toepassingen.

DNA-origami is het vouwen van lange "steiger"-strengen van enkelstrengs cirkelvormige DNA-moleculen die bij elkaar worden gehouden met behulp van korte "nietjes" -strengen om verschillende twee- of driedimensionale vormen op nanometerschaal te creëren. DNA wordt veel gebruikt als bouwstenen voor deze structuren vanwege de specificiteit van de interacties tussen complementaire basenparen. Omdat deze nanostructuren identiek en in relatief grote hoeveelheden kunnen worden gemaakt, ze zijn zeer aantrekkelijk voor onderzoekers op het gebied van nanotechnologie, en zijn potentieel nuttig in een aantal toepassingen.

Tanja Prozorov, een elektronenmicroscopie-expert bij Ames Laboratory, noemt zichzelf de "hoe weet je dat?" persoon. "Een van de problemen van nanowetenschap is om de structuren die we maken duidelijk te kunnen zien, en deze structuren met het grootste detail te begrijpen. Hoe weten we? Dat is het probleem dat ik probeer op te lossen, " ze zei.

In dit geval, de uitdaging is om de driedimensionale grootte te begrijpen, vorm en uniformiteit van driehoekige origami-structuren die zullen dienen als een vormspecifieke basis om een ​​laag uniforme gouden nanodeeltjes te creëren, het vormen van een plasmonisch apparaat, een metamateriaal met gespecialiseerde eigenschappen.

Door hun chemische samenstelling, de DNA-nanostructuren zijn moeilijk in beeld te brengen, met conventionele elektronenmicroscopie-monstervoorbereidingsmethoden die de monsters verpletteren of afvlakken, of een contrastkleuring gebruiken die andere materialen in het monster introduceert, mogelijk het veranderen van hun oppervlaktechemie en eigenschappen.

De onderzoeksgroep van Ames Lab was in staat om direct beelden vast te leggen van fijne details in ongekleurde DNA-origami-nanostructuren met behulp van een bepaald type scanning-transmissie-elektronenmicroscopie, de zogenaamde hoge-hoekhoekige ringvormige donkere veld-STEM. Tot nu toe, een dergelijk detailniveau van DNA-origamistructuren was ontoegankelijk zonder gebruik te maken van chemische vlekken of toevlucht te nemen tot atoomkrachtmicroscopiebeeldvorming. Met de hulp van een medewerker van de Universiteit van Pittsburgh, het team was ook in staat om een ​​gemiddeld 2D-beeld te verkrijgen van een subset van afbeeldingen met een lagere vergroting, geclassificeerd in een aantal klassen en berekend met behulp van een gespecialiseerde routine die wordt gebruikt door de gemeenschap van cryo-elektronenmicroscopie.

"Om DNA-gebaseerde plasmonische materialen te maken, we moeten veel metalen nanodeeltjes op de DNA-structuren monteren om specifieke elektromagnetische eigenschappen te bereiken. Het proces begint met het maken van metalen zaden aan het oppervlak van DNA-origami, en dus moeten we een goed begrip hebben van het oppervlak - zijn structuur, scheikunde en topografie, om het metallisatieproces te begrijpen. Onze methode van ongekleurde beeldvorming, ongewijzigde DNA-origamistructuren stellen ons in staat om die details te zien, "zei Prozorov. "We stellen ons voor dat onze methode op grote schaal wordt gebruikt als een eenvoudige methode om DNA-nanostructuren in beeld te brengen."

Het onderzoek wordt verder besproken in de paper, "Beeldvorming van ongekleurd DNA Origami-driehoeken met elektronenmicroscopie, " gepubliceerd in Kleine methoden .