Le nanoparticelle d'oro hanno ottiche insolite, proprietà elettroniche e chimiche, che gli scienziati stanno cercando di utilizzare in una serie di nuove tecnologie, dalla nanoelettronica ai trattamenti contro il cancro.

Alcune delle proprietà più interessanti delle nanoparticelle emergono quando vengono avvicinate tra loro, in gruppi di poche particelle o in cristalli composti da milioni di particelle. Eppure le particelle di appena un milionesimo di pollice sono troppo piccole per essere manipolate da strumenti di laboratorio convenzionali, quindi una grande sfida è stata trovare modi per assemblare questi pezzi d'oro controllando la forma tridimensionale della loro disposizione.

Un approccio che i ricercatori hanno sviluppato è stato quello di utilizzare minuscole strutture costituite da filamenti sintetici di DNA per aiutare a organizzare le nanoparticelle. Poiché i filamenti di DNA sono programmati per accoppiarsi con altri filamenti in determinati schemi, gli scienziati hanno attaccato singoli filamenti di DNA a superfici di particelle d'oro per creare una varietà di assemblaggi. Ma queste nanostrutture ibride oro-DNA sono complesse e costose da generare, limitando il loro potenziale per l'uso in materiali pratici. Il processo è simile, in un senso, alla produzione di libri a mano.

Immettere l'equivalente in nanoparticelle della macchina da stampa. è efficiente, riutilizzabile e trasporta più informazioni di quanto fosse possibile in precedenza. Nei risultati riportati online in Chimica della natura , i ricercatori del Dipartimento di Chimica della McGill delineano una procedura per creare una struttura di DNA con un modello specifico di filamenti che ne escono; alla fine di ogni ciocca c'è un "cerotto appiccicoso" chimico. Quando una nanoparticella d'oro viene messa in contatto con la nanostruttura del DNA, si attacca ai cerotti. Gli scienziati quindi dissolvono l'insieme in acqua distillata, separando la nanostruttura del DNA nei suoi filamenti componenti e lasciando dietro di sé l'impronta del DNA sulla nanoparticella d'oro. (Vedi illustrazione.)

"Queste nanoparticelle d'oro codificate non hanno precedenti nel loro contenuto informativo, ", afferma l'autore senior Hanadi Sleiman, che detiene la cattedra di ricerca canadese in DNA Nanoscience. "Le nanostrutture del DNA, da parte loro, può essere riutilizzato, proprio come i francobolli in una vecchia macchina da stampa."

Dalle vetrate all'optoelettronica

Alcune delle proprietà delle nanoparticelle d'oro sono state riconosciute da secoli. Gli artigiani medievali aggiungevano cloruro d'oro al vetro fuso per creare il colore rosso rubino nelle vetrate colorate - il risultato, come i chimici scoprirono molto più tardi, delle proprietà di diffusione della luce di minuscole particelle d'oro.

Ora, i ricercatori della McGill sperano che la loro nuova tecnica di produzione aiuti a spianare la strada all'uso di nanoparticelle codificate dal DNA in una gamma di tecnologie all'avanguardia. Il primo autore Thomas Edwardson afferma che il prossimo passo per il laboratorio sarà quello di indagare sulle proprietà delle strutture realizzate con questi nuovi elementi costitutivi. "Proprio allo stesso modo in cui gli atomi si combinano per formare molecole complesse, particelle d'oro di DNA modellate possono connettersi alle particelle vicine per formare assemblaggi di nanoparticelle ben definiti".

Questi potrebbero essere utilizzati in settori quali i nanodispositivi optoelettronici e le scienze biomediche, dicono i ricercatori. I modelli dei filamenti di DNA potrebbero, Per esempio, essere progettato per indirizzare proteine ​​specifiche sulle cellule tumorali, e quindi servono per rilevare il cancro o per distruggere selettivamente le cellule tumorali.