Bygging av biomolekyl og nanopartikkel-strukturer på overflater
Denne artikkelen er under bygging. Mens du venter i spenning; det er mange andre spennende artikler å lese.
Innhold
Introduksjon
Biomolekyler og Nanopartikler har spesielle egenskaper. Ved å kople disse sammen til hybrider, kan vi utnytte og forsterke egenskapene. Biomolekyler, f.eks. DNA, kan også brukes for å bygge opp strukturer av Nanopartikler ved å være et templat (mal), og virke som «molekylært lim». Denne artikkelen viser noen eksempler på metoder for å bygge BM-NP hybrider, og bruk av DNA som templat og molekylært lim. <ref name="willner">Willner I, Katz E, "Integrated Nanoparticle–Biomolecule Hybrid Systems", Angew. Chem. (2004), 6060-6063</ref>
DNA som templat og molekylært lim
Forsøk har blitt gjort for å bygge strukturer av nanopartikler der DNA brukes som templat, og kortere segmenter av et DNA brukes som "molekylært lim". De korte segmentene kalles oligonukletid, og er opp til 20 nukleotider langt. Når DNA brukes som templat "bygger" man sin struktur på DNA'et. To metoder for dette er beskrevet senere i artikkelen. Når oligonukleotider brukes som lim, utnytter man at slike grupper kan funksjonaliseres med et annet stoff, samt at oligonukleotider kan binde seg til en komplementær nukleotidkjede.
Strukturer
Strukturer man ønsker å bygge kan være "1-Dimensjonale", altså nanowires, 2-Dimensjonale, som et mønster på en flate, eller 3-dimensjonale. Et eksempel på det siste er multilag.
Nanowires
Her blir beskrevet to metoder for å bygge "nanowires" av nanopartikler. Den første metoden baserer seg på DNA som templat, og oligonukleotider som lim, mens den andre baserer seg på elektrostatisk deponering på et DNA som templat.
Metode 1: ss-DNA som templatEn enkelttråd DNA, ss-DNA, blir brukt som templat. Korte oligonukletider, komplementære til segmenter av DNA-templatet, er funksjonalisert. I forsøk gjort er oligonukleotidet funksjonalisert med Streptavidin (SAv). Nanopartiklene (Gull-NP) på sin side er funksjonalisert med biotin (Vitamin B7). Se figur 1 SAv er et protein med sterk affinitet for Biotin. Disse to vil bindes sterkt til hverandre, og slik kan man bygge en struktur med nanopartikler langs DNA'et. Et ss-DNA er nm bredt, mens Gull-NP'ene er nm store.
Figur 1 B viser et DNA med Gull-NP avbildet med AFM. I teorien kan hvilke og hvordan nanopartiklene festes bestemmes ved å velge oligonukleotider som er komplementære til bestemte segmenter av DNA-et. I praksis er det litt vanskeligere, noe AFM-bildet viser. Det er ikke en ubrutt kjede med Gull-NP langs DNA'et.
Metode 2: Elektrostatisk deponering på ds-DNA som templat Dobbelttråd DNA, ds-DNA, i vann skaper et negativt elektrisk felt, pga fosforsyregruppene i DNA'et. Dette potensialet kan man utnytte. Positive ladninger vil vekselvirke med DNA'et, og slik kan positivt ladde nanopartikler deponeres på DNA. En elektrostatisk deponering kan gi tettpakkede nanopartikler utenpå DNA'et. Et forsøk har blitt gjort med CdS-NP pakket inn i thiocholine(ref). For mest mulig tettpakket struktur, må også DNA'et pakkes maksimalt. Først har positive surfaktanter blitt deponert i grensesjiktet luft/vann. Disse pakkes tett ved Langmuir-Blodgett-metoden. Den elektrostatiske vekselvirkningen mellom surfaktantene og DNA'et vil pakke DNA'et tettere. CdS-NP tilføres i løsningen, og vil legge seg utenpå DNA'et pga det elektriske potensialet.
Et tilsvarende forsøk har blitt gjort ved å bruke Gull-NP pakket inn i lysin.referasnse
"2-dimensjonale" strukturer
DNA, oligonukleotider, har blitt brukt som molekylært lim for å lage mønster av nanopartikler på overflater. Oligonukleotidene deponeres og bindes kovalent til flaten ved Dip-Pen Nanolitografi[1] <ref name="dpn2">L. M. Demers, S.-J. Park, T. A. Taton, Z. Li, C. A. Mirkin, Angew. Chem. Int. Ed. (2001), 40, 3071 – 3073</ref>. Nanopartikkelen er bundet aktivert med et annet oligonukleotid. Et såkaldt "Target-DNA" fungerer som skjøt mellom disse to oligonukleoditene. Target-DNA'ets ene del er komplementær til oligonukleotiden bundet til flaten. Den andre er komplementær til nanopartikklenes oligonukleotid.
Et annen metode forsøkt, er å <ref name="dpn">Demers L.M., Mirkin C.D., "Combinatorial Templates Generated by Dip-Pen Nanolithography for the Formation of Two-Dimensional Particle Arrays", Angew. Chem. Int. Ed. (2001), 40, 3069-3071</ref> .
Multilag
Bruksområder
kort og relevant om bruk og potensiale
Bioelektronikk
Biosensorer
ref.
Biobrenselceller
Relevante sider
Referanser
<references/>
