Золотые наночастицы использовались людьми, начиная со средневековья, к примеру, производителями витражного стекла, которые добавляли хлорид золота в расплавленное стекло для придания ему ярко-красного цвета. Однако, такой процесс носил случайный характер и был малоэффективен. Для того, чтобы максимально использовать все ценные свойства наночастиц, наночастицы, введенные в состав другого материала, должны быть упорядочены, распределены равномерно по всему объему или сгруппированы в нечто наподобие крошечных нанокристаллов, состоящих из миллионов частиц. Естествен 1000 но, что простейшими методами производства, такими, как даже самое тщательное перемешивание, добиться вышеуказанного невозможно.
Группа из университета МакГилла использовала идею, в основе которой лежит применение ДНК в качестве средства упорядочивания наночастиц. А принципы, заложенные в этой идее, весьма напоминают принципы управления генетическим материалом внутри клеток живых организмов.
Принцип работы ДНК-печати
Для использования ДНК требуется то, чтобы относительно короткие цепочки синтетической молекулы прикрепились к поверхности золотой наночастицы в определенных местах. Именно в этом случае они становятся способными соединяться с другими цепочками и формировать из прикрепленных к ним наночастиц трехмерные структуры с заранее заданной формой. Ученые уже предпринимали попытки реализации этой идеи, однако все разработанные ранее технологии были весьма сложными и трудоемкими. Решением этой проблемы стало создание дополнительной структуры из ДНК, которая работает как наноразмерный печатный пресс, при помощи которого можно обработать не одну, а множество золотых наночастиц.
Когда золотая наночастица входит в соприкосновение со структурой из ДНК, она наталкивается на участок, обладающий повышенными «липкими» химическими свойствами. После этого под воздействием чистой дистиллированной воды ненужные участки ДНК удаляются и к поверхности наночастицы остаются прикрепленными лишь необходимые участки молекул. После того, как «отсоединенная» структура из ДНК попадает в среду, наполненную короткими цепочками, она соединяется с соответствующими цепочками, восстанавливает свою структуру и может быть использована для «штамповки» очередной наночастицы.
В настоящее время ученые из университета МакГилла занимаются исследованиями многообразия структур из золотых наночастиц, которые можно получить, используя новую технологию ДНК-печати. Среди этого многообразия могут находиться структуры, обладающие свойствами, необходимыми для некоторых конкретных областей применения, к примеру, для разрушения раковых клеток в теле человека без нанесения вреда соседним здоровым тканям.