Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — это биополимер, который не только является носителем генетической информации, но и обладает рядом физических и химических свойств, позволяющих использовать её в качестве наноструктурного материала.
Особенности, делающие ДНК привлекательной для нанотехнологий:
Основой конструирования ДНК-наноматериалов является механизм комплементарного спаривания цепочек (A–T, G–C), что позволяет создавать заранее заданные трехмерные структуры из отдельных олигонуклеотидов.
Существуют два основных подхода:
ДНК-оригами: создание сложных двумерных и трехмерных структур путем сворачивания длинной одноцепочечной ДНК с помощью множества коротких “степлеров” (стейплов). Это позволяет получить геометрически точные формы — прямоугольники, шестиугольники, коробочки.
Модульный самосбор: использование коротких олигонуклеотидов и наночастиц, функционализированных ДНК, для сборки больших конгломератов и сетей.
ДНК обладает характеристиками, важными для создания наноэлектронных и наномеханических устройств:
ДНК легко модифицируется химически для присоединения различных функциональных групп, флуорофоров, наночастиц металлов (золото, серебро), квантовых точек и других компонентов.
Такие гибридные структуры расширяют возможности применения ДНК как каркаса для:
В отличие от многих синтетических наноматериалов, ДНК является биосовместимым и биоразлагаемым материалом, что особенно важно для биомедицинских приложений.