Microscopia elettronica a trasmissione Immagini che mostrano diverse dimensioni di NPC a seconda della lunghezza del DNA. Credito:Korea Advanced Institute of Science and Technology
Scienziati in Corea del Sud hanno utilizzato la proteina Zinc Finger per sviluppare una nuova tecnica di produzione per cluster di nanoparticelle magnetiche di dimensioni controllabili.
Professor Hak-Sung Kim del Dipartimento di Scienze Biologiche del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) e Yiseul Ryu, un dottorando, ha utilizzato la proteina Zinc Finger che si lega in modo specifico alla sequenza di DNA bersaglio per sviluppare una nuova tecnica di produzione per cluster di nanoparticelle magnetiche (NPC) controllabili dalle dimensioni. I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati in Angewandte Chemie Edizione Internazionale online il 25 novembre 2014.
Gli NPC sono strutture costituite da nanoparticelle magnetiche, nanoparticelle d'oro, e punti quantici, ciascuno dei quali è inferiore a 100 nm (10 -9 m). Gli NPC hanno una proprietà distintiva di collettività che non si riscontra nelle singole nanoparticelle.
Nello specifico gli NPCS differiscono per proprietà fisiche e ottiche come l'assorbanza dell'accoppiamento Plasmon, trasferimenti di energia tra le particelle, trasferimenti di elettroni, e conducibilità. Perciò, Gli NPC possono essere impiegati nella ricerca biologica e medica, nonché nello sviluppo di dispositivi nanoelettrici e nanoplasmonici.
Per sfruttare queste nuove proprietà, la dimensione e la composizione del grappolo devono essere squisitamente controllate. Però, le tecniche precedenti si basavano sul legame chimico che richiedeva passaggi complessi, rendendo difficile il controllo delle dimensioni e della composizione degli NPC.
La squadra del professor Kim ha usato Zinc Finger, una proteina legante il DNA, sviluppare una tecnica di fabbricazione degli NPC per creare facilmente cluster della dimensione desiderata. La proteina Zinc Finger contiene uno ione zinco e riconosce specificamente la sequenza del DNA al momento del legame, che permette il controllo squisito della dimensione e della composizione del grappolo. La tecnica è anche bio-friendly.
Un diagramma mimetico della tecnica di produzione degli NPC che utilizza il dito di zinco della proteina legante il DNA. Credito:Korea Advanced Institute of Science and Technology
Il team del professor Kim ha creato una struttura lineare di diverse dimensioni di NPC utilizzando proteine Zinc Finger e tre sequenze di DNA di diverse lunghezze. Gli NPC che hanno prodotto hanno confermato la loro capacità di controllare le dimensioni e la struttura del cluster utilizzando diverse lunghezze di DNA.
Gli NPC hanno mostrato tassi di rilassamento T2 triplicati rispetto ai mezzi di contrasto MRI esistenti (Feridex) e sono stati efficacemente trasportati alle cellule mirate. I risultati della ricerca mostrano il potenziale uso di NPC in campi biologici e medici come mezzi di contrasto per risonanza magnetica, imaging a fluorescenza, e trasporto di farmaci.
La ricerca ha utilizzato la proprietà di legame specifica di proteine e DNA per sviluppare un nuovo metodo per creare un assemblaggio supramolecolare di nanoparticelle inorganiche. La tecnica può essere utilizzata e applicata ampiamente in altre nanoparticelle per la ricerca futura nella diagnosi, immagini, e consegna di farmaci e geni.
