Selon une étude récente publiée dans ACS Nano.
Chad Mirkin, Ph.D., professeur de médecine à la Division d’hématologie et d’oncologie, professeur de chimie George B. Rathmann au Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences et directeur de l’Institut international de nanotechnologie, était l’auteur principal de l’étude étude.
L’ingénierie des cristaux colloïdaux avec de l’ADN consiste à modifier des nanoparticules en équivalents d’atomes programmables, ou « PAE », qui sont utilisés pour former des cristaux colloïdaux qui peuvent ensuite être utilisés pour concevoir des séquences d’ADN synthétiques programmables.
Plus récemment, ce processus s’est concentré sur le contrôle de la taille et de la forme des cristaux, cependant, même avec des méthodes établies, il peut être difficile de séparer la formation ou la nucléation des cristaux et la croissance.
« De nouveaux cristaux peuvent nucléer tout au long du processus tandis que ceux qui existent se développent tout au long du processus, et vous pouvez donc avoir de très petits cristaux qui pourraient se former tard dans le processus et de gros qui se développent tout le temps, et vous vous retrouvez avec un très population non uniforme en termes de tailles de cristaux. Donc, essayer de séparer ces deux événements, la croissance de la formation initiale des cristaux, était le problème que nous voulions résoudre », a déclaré Kaitlin Landy, titulaire d’un doctorat. étudiant au département de chimie du Weinberg College of Arts and Sciences et co-auteur principal de l’étude.
Dans l’étude, l’équipe de Mirkin a exploré comment la force d’interaction de l’ADN peut être utilisée pour séparer la nucléation et la croissance dans la cristallisation colloïdale.
Pour ce faire, l’équipe a créé deux groupes de nanoparticules complémentaires : un lot contenant des paires de bases complémentaires, appelées PAE « semences », et l’autre contenant des paires de bases mésappariées pour fabriquer des PAE « de croissance ».
« Donc, vous avez vos cristaux initiaux [‘seed’ particles] qui forment une solution, puis plus tard vos plus faibles [‘growth’ particles] sont capables de se développer au-dessus de ce qui existe déjà », a déclaré Kyle Gibson, boursier postdoctoral au laboratoire Mirkin et co-auteur principal de l’étude.
En utilisant cette méthode, les chercheurs ont pu améliorer l’uniformité des cristaux. Ils pourraient également sélectionner indépendamment la nanoparticule et la séquence de coquille d’ADN et essentiellement les mélanger et les assortir, leur permettant d’incorporer différents types de matériaux dans les cristaux.
« Une chose que nous pensons être vraiment puissante pour aller de l’avant est de réfléchir à la façon dont nous pouvons suivre ces [crystallization] processus en utilisant différents noyaux de particules », a ajouté Gibson.
« Cette méthode peut être utilisée pour fabriquer ces structures noyau-coque intéressantes en une seule étape, ce qui nécessitait auparavant plusieurs étapes avec stabilisation post-synthétique du premier cristal avant la deuxième étape de croissance », a déclaré Landy. « Avec ces deux forces d’interaction différentes de l’ADN, si nous pouvons essentiellement étiqueter où vont les différents types de particules dans la structure finale, il est utile d’étudier ces questions fondamentales. »
Plus d’information:
Kaitlin M. Landy et al, Programmation de la nucléation et de la croissance des cristaux colloïdaux à l’aide d’ADN, ACS Nano (2023). DOI : 10.1021/acsnano.2c11674