(Phys.org) — Una nuova ricerca consente agli scienziati di scolpire i polimeri in forme bidimensionali e tridimensionali, simile a come i polipeptidi si piegano in forme tridimensionali funzionali. Questa capacità è particolarmente vantaggiosa per polimeri coniugati, polimeri che hanno un sistema di elettroni pi in rete, perché stanno conducendo. Immobilizzare e modellare i polimeri conduttori è un passo importante nella costruzione di circuiti molecolari.

Un gruppo di scienziati dell'Università di Aarhus in Danimarca, il Wyss Institute di Harvard, e Max Plank Institute in Germania, hanno sintetizzato, caratterizzato, e immobilizzato un polimero coniugato utilizzando DNA origami. Il loro polimero è stato in grado di essere modellato e modellato in varie forme bi e tridimensionali mantenendo le sue proprietà fisiche. Il loro lavoro appare in Nanotecnologia della natura .

Knudsen, et al. sintetizzato un polimero a spazzola coniugato, (2, 5-dialcossi) parafenilene vinilene (APPV) che è funzionalizzato con sequenze di DNA a singolo filamento (ssDNA) lunghe nove nucleotidi per fungere da collegamento all'origami del DNA. APPV ha gruppi idrossilici lungo la sua spina dorsale che sono attaccati alle unità fenilene. Questi gruppi ossidrilici sono disponibili per la funzionalizzazione con ssDNA sintetico.

Il ssDNA ricotto a filamenti complementari che si estendono da una piattaforma di DNA, mantenendo così il polimero in posizione. Questa tecnica è nota come origami del DNA perché i filamenti complementari di DNA che si estendono dall'origami del DNA possono essere adattati a qualsiasi forma o disegno e dovrebbero guidare il polimero con il suo ssDNA complementare ad assumere la stessa forma.

In questo esperimento, APPV-DNA è stato caratterizzato con cromatografia a permeazione di gel, spettroscopia UV-Vis, spettroscopia di fluorescenza, XPS, e AFM. La cromatografia a permeazione del gel ha mostrato che la dimensione del polimero variava da 340 kDa a 3, 300 kDa. Questo e gli studi AFM hanno indicato la presenza di pezzi di polimero più piccoli e più lunghi. XPS ha mostrato che meno di due terzi delle unità fenilene, contenente gruppi ossidrile, dove funzionalizzato con ssDNA. Inoltre, Gli studi AFM hanno fornito informazioni sul potenziale di superficie, indicando che il polimero APPV-DNA ha un trasferimento di carica maggiore rispetto al substrato di ossido di silicio ma inferiore rispetto ai nanotubi d'oro o di carbonio.

Il polimero è stato quindi immobilizzato su origami di DNA in varie forme bidimensionali e tridimensionali, e sono stati testati il ​​trasferimento di carica e l'integrità del polimero. Il primo test ha coinvolto gli origami del DNA in lineari, a forma di U, e a 90 ^o angoli. Gli studi sul potenziale di superficie hanno indicato che il polimero APPV-DNA immobilizzato mostra capacità di trasferimento di carica simili in tutte le conformazioni. La flessibilità del polimero è stata verificata sottoponendolo a forme di origami di DNA che avrebbero sollecitato la struttura:onda, scala, e circolare.

Finalmente, il polimero APPV-DNA è stato formato in una struttura cilindrica tridimensionale costituita da anelli impilati di doppie eliche. Gli anelli impilati sono tenuti insieme utilizzando fili di graffetta. Gli studi TEM hanno confermato la forma del cilindro, ma il polimero non fornisce un contrasto adeguato per la caratterizzazione completa utilizzando TEM. Anche l'AFM o qualsiasi altra tecnica di microscopia a scansione non funzionerà per questo tipo di struttura. L'interazione tra la punta e la molecola potrebbe danneggiare la struttura tridimensionale "morbida" del polimero.

Per ottenere una resa tridimensionale del cilindro APPV-DNA, Knudsen, et al. usato DNA-PAINT. Usando l'eccesso di ssDNA a nove nucleotidi che non si legava alla struttura dell'origami del DNA, Knudsen, et al. realizzato fili complementari con un'etichetta fluorescente. Hanno quindi utilizzato DNA-PAINT per visualizzare lo schema del filamento e rendere un'immagine tridimensionale.

Questa ricerca dimostra la capacità di controllare la conformazione bi e tridimensionale di un polimero coniugato, che ha implicazioni promettenti per la progettazione di circuiti molecolari.

© 2015 Phys.org