A gauche :le docker (vert) est attaché à l'un des brins qui forme le nanotube; à droite :les linkers et les dockers sont espacés de 7 nm. Crédit :UCSB
L'argent utilisé par le groupe de recherche de Beth Gwinn à l'UC Santa Barbara a une valeur bien au-delà de sa valeur en tant que marchandise, même s'il est utilisé en très petites quantités.
Le groupe travaille avec le métal précieux pour créer des grappes d'argent à l'échelle nanométrique avec des propriétés fluorescentes uniques. Ces propriétés sont importantes pour une variété d'applications de détection, y compris l'imagerie biomédicale.
Les dernières recherches de l'équipe sont publiées dans un article vedette du numéro de ce mois-ci de ACS Nano , un journal de l'American Chemical Society. Les scientifiques ont positionné des grappes d'argent sur des sites programmés sur une maquette à l'échelle nanométrique, une base de construction pour le prototypage de la photonique et de l'électronique. "Notre 'planche à pain' est un nanotube d'ADN avec des espaces programmés à 7 nanomètres d'intervalle, " a déclaré l'auteur principal Stacy Copp, un étudiant diplômé du département de physique de l'UCSB.
"En raison des fortes interactions entre l'ADN et les atomes métalliques, il est assez difficile de concevoir des maquettes d'ADN qui conservent la structure souhaitée lorsque ces nouvelles interactions sont introduites, " dit Gwinn, professeur au département de physique de l'UCSB. "Le travail de Stacy a montré que non seulement la planche à pain peut garder sa forme lorsque des grappes d'argent sont présentes, il peut également positionner des matrices de plusieurs centaines d'amas contenant un nombre identique d'atomes d'argent, un degré de contrôle remarquable qui est prometteur pour la réalisation de nouveaux types de photonique à l'échelle nanométrique.
Les nanotubes d'ADN ont été décorés par des amas d'argent avec une couleur programmée par l'ADN. Crédit :UCSB
Les résultats de cette nouvelle forme de nanotechnologie de l'ADN répondent à la difficulté d'obtenir des tailles et des formes de particules uniformes. "Afin de fabriquer des matrices photoniques en utilisant un processus d'auto-assemblage, il faut pouvoir programmer les positions des clusters que l'on met sur le tableau, " Copp a expliqué. "Cet article est la première démonstration de cela pour les grappes d'argent. "
Les couleurs des amas sont largement déterminées par la séquence d'ADN qui les entoure et contrôle leur taille. Pour créer un amas d'argent positionnable avec une couleur programmée par l'ADN, les chercheurs ont conçu un morceau d'ADN en deux parties :une qui s'enroule autour de l'amas et l'autre qui se fixe au nanotube d'ADN. « Des brins d'ADN courts sortent du nanotube qui servent de stations d'accueil pour les brins hôtes des grappes d'argent, " Copp a expliqué.
L'équipe de chercheurs diplômés et de premier cycle du groupe de recherche est capable de régler les grappes d'argent pour qu'elles soient fluorescentes dans une large gamme de couleurs, du bleu-vert jusqu'à l'infrarouge, une réalisation importante car les tissus ont des fenêtres de haute transparence dans l'infrarouge. Selon Copp, les biologistes sont toujours à la recherche de meilleures molécules de colorant ou d'autres objets émettant des infrarouges à utiliser pour l'imagerie à travers un tissu.
"Les gens utilisent déjà des technologies de cluster d'argent similaires pour détecter les ions mercure, petits morceaux d'ADN qui sont importants pour les maladies humaines, et un certain nombre d'autres molécules biochimiques, " a déclaré Copp. "Mais il y a beaucoup plus que vous pouvez apprendre en plaçant les grappes d'argent sur une planche à pain au lieu de faire des expériences dans un tube à essai. Vous obtenez plus d'informations si vous pouvez voir un ensemble de molécules différentes en même temps."
L'ADN contrôle la taille, forme et couleur fluorescente des grappes d'argent elles-mêmes. Crédit :UCSB
La conception modulaire présentée dans cette recherche signifie que son processus étape par étape peut être facilement généralisé à des grappes d'argent de différentes tailles et à de nombreux types d'échafaudages d'ADN. L'article guide les lecteurs tout au long du processus de création de l'ADN qui stabilise les amas d'argent. Ce protocole nouvellement décrit offre aux chercheurs un nouveau degré de contrôle et de flexibilité dans le domaine en pleine expansion de la nanophotonique.
Le thème général de la recherche de Copp est de comprendre comment l'ADN contrôle la taille et la forme des amas d'argent eux-mêmes, puis de comprendre comment utiliser le fait que ces amas d'argent sont stabilisés par l'ADN afin de construire des réseaux nanométriques.
"C'est difficile parce que nous ne comprenons pas vraiment les interactions entre l'argent et l'ADN par lui-même, " a déclaré Copp. " Donc, une partie de ce que j'ai fait consiste à utiliser de grands ensembles de données pour créer une banque de séquences de travail que nous avons publiées afin que d'autres scientifiques puissent les utiliser. Nous voulons donner aux chercheurs des outils pour concevoir intelligemment ces types de structures au lieu d'avoir à deviner. »
Les remerciements du journal incluent une dédicace à « ces étudiants qui ont perdu la vie dans la tragédie d'Isla Vista et au courage des premiers intervenants, dont les actions altruistes ont sauvé de nombreuses vies."
