(Phys.org) - De nouvelles recherches permettent aux scientifiques de sculpter des polymères en formes bidimensionnelles et tridimensionnelles, similaire à la façon dont les polypeptides se replient en formes tridimensionnelles fonctionnelles. Cette capacité est particulièrement avantageuse pour les polymères conjugués, polymères qui ont un système d'électrons pi en réseau, parce qu'ils conduisent. L'immobilisation et la mise en forme des polymères conducteurs est une étape importante dans la construction de circuits moléculaires.

Un groupe de scientifiques de l'Université d'Aarhus au Danemark, l'Institut Wyss à Harvard, et Max Plank Institute en Allemagne, ont synthétisé, caractérisé, et immobilisé un polymère conjugué en utilisant un origami d'ADN. Leur polymère a pu être façonné et moulé en diverses formes bidimensionnelles et tridimensionnelles tout en conservant ses propriétés physiques. Leur travail apparaît dans Nature Nanotechnologie .

Knudsen, et al. synthétisé un polymère pinceau conjugué, (2, 5-dialcoxy) paraphénylène vinylène (APPV) qui est fonctionnalisé avec une séquence d'ADN simple brin (ssDNA) de neuf nucléotides pour servir de liaison à l'origami d'ADN. APPV a des groupes hydroxyle le long de son squelette qui sont attachés à des unités phénylène. Ces groupes hydroxyle sont disponibles pour une fonctionnalisation avec un ADNsb synthétique.

L'ADN simple brin annelé à des brins complémentaires qui s'étendent à partir d'une plate-forme d'ADN, maintenant ainsi le polymère en place. Cette technique est connue sous le nom d'origami d'ADN car les brins complémentaires d'ADN s'étendant de l'origami d'ADN peuvent être adaptés à n'importe quelle forme ou conception et devraient guider le polymère avec son ADNsb complémentaire pour prendre cette même forme.

Dans cette expérience, L'APPV-ADN a été caractérisé par chromatographie par perméation de gel, Spectroscopie UV-Vis, spectroscopie de fluorescence, XPS, et AFM. La chromatographie par perméation de gel a montré que la taille du polymère variait de 340 kDa à 3, 300 kDa. Ceci et des études AFM ont indiqué la présence de morceaux de polymère plus petits et plus longs. XPS a montré que moins des deux tiers des unités phénylène, contenant des groupes hydroxyle, où fonctionnalisé avec ssDNA. En outre, Les études AFM ont fourni des informations sur le potentiel de surface, indiquant que le polymère APPV-ADN a un transfert de charge plus élevé que le substrat d'oxyde de silicium mais inférieur à celui des nanotubes d'or ou de carbone.

Le polymère a ensuite été immobilisé sur un origami d'ADN sous diverses formes bidimensionnelles et tridimensionnelles, et le transfert de charge ainsi que l'intégrité du polymère ont été testés. Le premier test impliquait l'origami d'ADN en linéaire, en forme de U, et à 90 ^o angles. Des études de potentiel de surface ont indiqué que le polymère APPV-ADN immobilisé présentait des capacités de transfert de charge similaires dans toutes les conformations. La flexibilité du polymère a été vérifiée en le soumettant à des formes d'origami d'ADN qui solliciteraient la structure :vague, escalier, et circulaire.

Finalement, le polymère APPV-ADN a été formé en une structure cylindrique tridimensionnelle constituée d'anneaux empilés de doubles hélices. Les anneaux empilés sont maintenus ensemble à l'aide de brins d'agrafes. Les études MET ont confirmé la forme du cylindre, mais le polymère ne fournit pas un contraste adéquat pour une caractérisation complète en utilisant la MET. L'AFM ou toute autre technique de microscopie à balayage ne fonctionnera pas non plus pour ce type de structure. L'interaction entre la pointe et la molécule pourrait endommager la structure tridimensionnelle « molle » du polymère.

Afin d'obtenir un rendu tridimensionnel du cylindre APPV-DNA, Knudsen, et al. utilisé DNA-PAINT. En utilisant l'excès d'ADNsb de neuf nucléotides qui ne s'est pas lié à la structure de l'origami de l'ADN, Knudsen, et al. fait des brins complémentaires avec un marqueur fluorescent. Ils ont ensuite utilisé DNA-PAINT pour visualiser le motif des brins et restituer une image en trois dimensions.

Cette recherche démontre la capacité de contrôler la conformation bi et tridimensionnelle d'un polymère conjugué, qui a des implications prometteuses pour la conception de circuits moléculaires.

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