Une équipe de recherche dirigée par le regretté professeur Liang Haojun du Laboratoire national des sciences physiques de Hefei à l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a développé une stratégie simple médiée par l'enthalpie pour contrôler avec précision la réplication et l'assemblage catalytique de l'ADN. -des colloïdes fonctionnalisés de manière dépendante du temps, facilitant la création de nanomatériaux ordonnés à grande échelle. L'étude a été publiée dans Angewandte Chemie International Edition .

La réplication de l'information est une caractéristique fondamentale de la nature, les acides nucléiques jouant un rôle crucial dans les systèmes biologiques. Cependant, la création de systèmes synthétiques capables de produire des nanomatériaux tridimensionnels à grande échelle à l'aide de nanostructures auto-réplicatives reste un formidable défi.

Les systèmes artificiels d'auto-réplication existants ne parviennent souvent pas à réaliser un assemblage programmable en nanostructures sophistiquées, ce qui limite leurs fonctions et applications potentielles.

L'équipe de recherche a conçu une solution innovante pour surmonter les défis existants. En tirant parti de la puissance de la spécificité de l'ADN et des principes de la nanotechnologie dynamique de l'ADN, ils ont établi un système de matrices qui comprend des graines colloïdales fonctionnalisées par l'ADN.

Ces graines ont été associées à un sous-système programmé simplifié de circuit de déplacement de brin d’ADN, conçu pour produire des copies colloïdales fonctionnalisées par l’ADN. Ce système fonctionnait à température ambiante, éliminant ainsi le besoin de processus à haute température complexes et potentiellement dommageables.

L'innovation clé résidait dans l'utilisation d'un système d'interaction dépendant du temps qui contrôlait la réplication et l'assemblage catalytique d'équivalents atomiques programmables (PAE). Les PAE, constitués de noyaux colloïdaux fonctionnalisés avec de l'ADN, étaient capables de reconnaître et de lier des brins d'ADN complémentaires grâce à un processus connu sous le nom de réactions de déplacement de brin médié par le pied (TMSD).

Cela a permis la libération contrôlée de catalyseurs du système modèle, ce qui a à son tour initié la réplication des graines de PAE et l'assemblage de copies de PAE dans des structures de super-réseau.

Grâce à l'assemblage programmé de l'ADN, les copies inactives de PAE ont progressivement acquis les mêmes extrémités collantes que les graines de PAE, facilitant ainsi la réplication et l'assemblage ultérieur en super-réseaux ordonnés. Il est important de noter que le système a démontré une précision remarquable dans la reconnaissance et la transmission des informations de modèle pendant le processus de réplication, garantissant ainsi la fidélité dans la reproduction des structures de super-réseau.

L'étude ouvre des voies pour la construction de matériaux de super-réseau colloïdal tridimensionnels complexes, programmables et à grande échelle, qui pourraient trouver des applications dans des domaines allant de la science des matériaux à la biotechnologie.

Plus d'informations : Xiaoyun Sun et al, Programmation de supercristaux à l'aide de colloïdes fonctionnalisés par l'ADN réplicables, Angewandte Chemie International Edition (2024). DOI :10.1002/anie.202403492

Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition

Fourni par l'Université des sciences et technologies de Chine