Origami d'ADN :les chercheurs du NIST ont créé trois modèles d'origami d'ADN conçus de manière à ce que les points quantiques s'arrangent :(a dans les coins, b) en diagonale (trois points), et (c dans une ligne (quatre points). Les chercheurs ont découvert que le fait de rapprocher les points quantiques les faisait interférer les uns avec les autres, conduisant à des taux d'erreur plus élevés et à une force de liaison plus faible. Crédit :Ko/NIST
(PhysOrg.com) -- Ces dernières années, les scientifiques ont commencé à exploiter la puissante machinerie moléculaire de l'ADN pour construire des structures artificielles à l'échelle nanométrique en utilisant la capacité naturelle des paires de molécules d'ADN à s'assembler en structures complexes. Un tel "origami ADN, ” développé pour la première fois au California Institute of Technology, pourrait fournir un moyen d'assembler des nanostructures complexes telles que des dispositifs semi-conducteurs, capteurs et systèmes d'administration de médicaments, de bas en haut.
Alors que la plupart des chercheurs dans le domaine s'efforcent de démontrer ce qui est possible, les scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST) cherchent à déterminer ce qui est pratique.
Selon Alex Liddle, chercheur au NIST, c'est un peu comme construire avec des LEGO - certains modèles permettent aux blocs de s'emboîter parfaitement et de se coller fortement et d'autres non.
« Si la technologie est réellement utile, il faut savoir à quel point ça marche, " dit Liddle. « Nous avons déterminé quel est le nombre de facteurs critiques pour le cas spécifique de l'assemblage de nanostructures à l'aide d'un modèle ADN-origami et avons montré à quel point une conception appropriée des nanostructures souhaitées est essentielle pour obtenir un bon rendement, en mouvement, nous esperons, la technologie un pas en avant.
En origami ADN, les chercheurs déposent un long fil d'ADN et attachent des « agrafes » composées de brins complémentaires qui se lient pour que l'ADN se replie sous différentes formes, y compris les rectangles, carrés et triangles. Les formes servent de modèle sur lequel des objets à l'échelle nanométrique tels que des nanoparticules et des points quantiques peuvent être attachés à l'aide de chaînes de molécules de liaison.
Les chercheurs du NIST ont mesuré à quelle vitesse des structures à l'échelle nanométrique peuvent être assemblées à l'aide de cette technique, la précision du processus d'assemblage, à quel point ils peuvent être espacés, et la force des liaisons entre les nanoparticules et la matrice d'origami d'ADN.
Ce qu'ils ont trouvé, c'est qu'une structure simple, quatre points quantiques aux coins d'un rectangle d'origami de 70 nanomètres sur 100 nanomètres, prend jusqu'à 24 heures pour s'auto-assembler avec un taux d'erreur d'environ 5 %.
D'autres motifs qui plaçaient trois et quatre points sur une ligne au milieu du modèle d'origami étaient de plus en plus sujets aux erreurs. Gainer les points de biomatériaux, une nécessité de les attacher au gabarit, augmente leur diamètre effectif. Un diamètre effectif plus large (environ 20 nanomètres) limite la proximité des points et augmente également leur tendance à interférer les uns avec les autres lors de l'auto-assemblage, conduisant à des taux d'erreur plus élevés et à une force de liaison plus faible. Cette tendance était particulièrement prononcée pour les motifs à quatre points.
« Globalement, nous pensons que ce processus est bon pour construire des structures pour des applications biologiques telles que des capteurs et l'administration de médicaments, mais cela peut être un peu exagéré lorsqu'il est appliqué à la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs - les distances ne peuvent pas être assez petites et le taux d'erreur est tout simplement trop élevé, " dit Liddle.
