محققان در آزمایشگاه ملی بروک هاون وابسته
به وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا، راهی جدید برای کنترل فرایند جمع شدن
نانوذرات و میکروذرات در کنار یکدیگر یافته‌اند که در آن مولکول DNA سطوح
ذرات را می‌پوشاند.
این روش می‌تواند در ایجاد تغییر در ساختار و در نتیجه تغییر در ویژگی‌ها و
قابلیت‌های خیلی از موادی که در صنعت مورد توجه هستند، استفاده شود؛ مثلاً
می‌توان از این تغییرات که در سطح مولکولی مواد ایجاد می‌شود، در زمینه
انتقال مؤثر انرژی، هدف قرار دادن سلول‌ها در سیستم‌های دارورسانی، و قابل
شناسایی کردن مولکول‌های زیستی استفاده کرد.
این شیوه منحصر به فرد است؛ زیرا در آن دو نوع DNA با کارکردهای متفاوت را
به سطوح ذرات متصل می‌کنیم: نوع اول DNA ای با دو رشته مکمل است که تشکیل
یک مارپیچ دوتایی را می‌دهند و نوع دوم DNA ای با رشته‌های غیر مکمل است که
از لحاظ الکتریکی خنثی بوده، نیروی دافعه ایجاد می‌نماید.
در این روش، برخلاف روش‌های گذشته که در آنها تنها رشته‌های مکمل را به
سطوح ذرات وصل می‌نمودند، می‌توان با استفاده از رشته‌های DNA غیر مکمل و
ایجاد نیروی دافعه، اندازه توده‌های حاصل از کنار هم قرارگیری ذرات را دقیق‌تر
کنترل کرد.
هنگامی که دو رشته غیر مکمل DNA را در حجمی مشخص که به اندازه یک رشته DNA
جا دارد قرار دهیم، این دو رشته برای کسب فضای کافی با یکدیگر رقابت می‌کنند؛
بنا بر این DNA همچون فنری مولکولی عمل کرده،و نیروی دافعه‌ای ایجاد می‌نماید
که به کمک آن، آسان تر می‌توانیم در نحوه قرار گرفتن ذرات در کنار هم
تغییرات دلخواه خود را انجام دهیم.
محققان با استفاده از نانوذرات طلا و میکروذرات پلی استیرن(نوعی پلاستیک)،
به عنوان یک مدل آزمایشی، امکان به‌کارگیری این روش در سایر ذرات کوچک را
بررسی کردند.
آنان DNA را به روش مصنوعی ساختند و به‌صورت شیمیایی با ذرات، وارد واکنش
کرد، سپس در هنگام تغییر نسبت DNA مکمل به غیر مکمل، فرایند جمع شدن ذرات
در کنار هم را با ثابت نگه داشتن حجم کل DNA، کنترل نمودند.
این روش به ما این امکان را می‌دهد تا فرایند جمع شدن ذرات در کنار هم را
در محدوده‌ای گسترده از تشکیل توده‌های متشکل از میلیون‌ها ذره گرفته تا
جدا نگه داشتن دو ذره از هم، کنترل نماییم؛ درست شبیه به اینکه فنرهایی
مولکولی کار گذاشته باشیم که اگر تعداد این فنرها زیاد باشد، ذرات از هم
دور می‌شوند و اگر تعداد کمی فنر داشته باشیم، گویی ذرات به هم می‌چسبند.
این روش به‌صورت جداگانه بر روی نانوذرات و میکروذرات آزمایش شد و در هر دو
مورد، به یک میزان، کنترل بیشتری بر روی نحوه جمع شدن ذرات در کنار هم، در
قالب گروه‌های بزرگ یا کوچک، نسبت به زمانی که تنها از DNA مکمل استفاده
می‌شد، مشاهده گردید.
به‌منظور تعیین ساختار توده‌های حاصل از تجمع ذرات و نیز درک این که چگونه
در این ساختار تغییر ایجاد کنیم تا بتوانیم آن را در یک زمینه خاص به کار
بریم، محققان از میکروسکوپ انتقال الکترونی و پراش پرتو X برای مشاهده
توده‌های حاصل از تجمع ذرات و مطالعه بر روی آنها در محیط محلول(که محیط
طبیعی DNA است) استفاده کردند.
نتایج پژوهش این گروه از دانشمندان که به سرپرستی آقای اولگ گانگ انجام
شده، در شماره ۱۲ سپتامبر مجله Small چاپ شده‌است.
|
