Nanodraden zijn essentiële componenten voor toekomstige nano-elektronica, sensoren, en nanogeneeskunde. Om de vereiste complexiteit te bereiken, het is noodzakelijk om de positie en groei van de metalen kettingen op atomair niveau te beheersen. In het journaal Angewandte Chemie , een onderzoeksteam heeft een nieuwe aanpak geïntroduceerd die nauwkeurig gecontroleerde, spiraalvormig, palladium-DNA-systemen die de organisatie van natuurlijke basenparen in een dubbelstrengs DNA-molecuul nabootsen.

Een team uit Europa en de VS onder leiding van Miguel A. Galindo heeft nu een elegante methode ontwikkeld voor het produceren van individuele, continue ketens van palladiumionen. Het proces is gebaseerd op zelfgeorganiseerde assemblage van een speciaal palladiumcomplex en enkelstrengs DNA-moleculen.

In recente jaren, DNA is een belangrijk hulpmiddel geworden voor nanowetenschap en nanotechnologie, vooral vanwege de mogelijkheid om de resulterende structuren te "programmeren" door de basensequentie van het gebruikte DNA. De opname van metalen in DNA-structuren kan ze eigenschappen geven zoals geleidbaarheid, Katalytische activiteit, magnetisme, en fotoactiviteit.

Echter, het organiseren van metaalionen in DNA-moleculen is niet triviaal omdat metaalionen aan veel verschillende plaatsen kunnen binden. Galindo's team ontwikkelde een slimme methode om de binding van palladiumionen aan specifieke plaatsen te regelen. Ze gebruiken een speciaal geconstrueerd palladiumcomplex dat basenparen kan vormen met natuurlijke adeninebasen in een DNA-streng. Het ligand in dit complex is een plat, aromatisch ringsysteem dat drie van de vier bindingsposities op het palladiumion grijpt. De vierde positie van het palladium is dan beschikbaar om te binden aan een zeer specifiek stikstofatoom in adenine. Het ligand bezit ook zuurstofatomen die in staat zijn een waterstofbinding te vormen met de naburige NH2-groep van het adenine. Dit bindingspatroon komt exact overeen met een Watson-Crick basenparing, maar nu gemedieerd door een palladium-ion, waardoor het aanzienlijk sterker is dan de natuurlijke Watson-Crick-koppeling.

Als een DNA-streng wordt gebruikt die uitsluitend uit adeninebasen bestaat, een palladiumcomplex bindt aan elke adenine. De platte liganden assembleren zichzelf tot coplanaire stapels, net als natuurlijke basen. Dit resulteert in een dubbele streng gemaakt van DNA- en palladiumcomplexen die overeenkomt met een natuurlijke dubbele DNA-helix waarin één streng is vervangen door een supramoleculaire stapel continue palladiumcomplexen.

Hoewel het team de geleidende eigenschappen van deze systemen nog moet aantonen, het valt te verwachten dat de juiste reductie van deze metaalionen zou kunnen leiden tot de vorming van een geleidende nanodraad met een sterk gecontroleerde structuur. De onderzoeksgroep werkt momenteel zowel in deze lijn als in de modificatie van het ligand, die ook nieuwe eigenschappen aan het systeem kunnen geven.