Tá ardán forbartha ag eolaithe chun comhpháirteanna ábhair nana-mhéide, nó “nana-réada”, de chineálacha an-difriúla — neamhorgánacha nó orgánacha — a chur le chéile i struchtúir 3-T atá ag teastáil. Cé gur úsáideadh féin-thionól (FA) go rathúil chun nana-ábhair de roinnt cineálacha a eagrú, tá an próiseas thar a bheith córas-shonrach, ag giniúint struchtúir éagsúla bunaithe ar airíonna intreach na n-ábhar. Mar a tuairiscíodh i bpáipéar a foilsíodh inniu i Nature Materials, is féidir a n-ardán nana-mhonaraithe nua atá in-ríomhchláraithe le DNA a chur i bhfeidhm chun réimse ábhar 3-T a eagrú ar na bealaí céanna forordaithe ag an nanoscála (billiúndú de mhéadar), áit a dtagann airíonna optúla, ceimiceacha agus airíonna uathúla eile chun cinn.
“Ceann de na príomhchúiseanna nach teicníc rogha í SA le haghaidh feidhmeanna praiticiúla ná nach féidir an próiseas SA céanna a chur i bhfeidhm ar raon leathan ábhar chun eagair ordaithe 3-T comhionanna a chruthú ó nana-chomhpháirteanna éagsúla,” a mhínigh an t-údar comhfhreagrach Oleg Gang, ceannaire an Ghrúpa Nana-ábhar Bog agus Bitheolaíoch ag an Ionad um Nana-ábhair Fheidhmiúla (CFN) — Saoráid Úsáideora Oifig Eolaíochta de chuid Roinn Fuinnimh na Stát Aontaithe (DOE) ag Saotharlann Náisiúnta Brookhaven — agus ollamh Innealtóireachta Ceimiceach agus Fisice Feidhmí agus Eolaíochta Ábhar ag Columbia Engineering. “Anseo, dhícheangail muid an próiseas SA ó airíonna ábhartha trí fhrámaí DNA polaihéadracha dochta a dhearadh ar féidir leo nana-réada neamhorgánacha nó orgánacha éagsúla a chuimsiú, lena n-áirítear miotail, leathsheoltóirí, agus fiú próitéiní agus einsímí.”
Rinne na heolaithe innealtóireacht ar fhrámaí DNA sintéiseacha i gcruth ciúb, ochtaihéadráin, agus teitreahéadráin. Taobh istigh de na frámaí tá "géaga" DNA nach féidir ach le nana-réada leis an seicheamh DNA comhlántach ceangal leo. Is iad na vacsaílí ábhartha seo - comhtháthú an fhráma DNA agus an nana-réada - na bloic thógála as ar féidir struchtúir 3-T macra-scála a dhéanamh. Ceanglaíonn na frámaí lena chéile beag beann ar an gcineál nana-réada atá istigh (nó nach bhfuil) de réir na seichimh chomhlántacha a bhfuil siad ionchódaithe leo ag a mbarrphointí. Ag brath ar a gcruth, bíonn líon difriúil barrphointí ag frámaí agus mar sin cruthaíonn siad struchtúir go hiomlán difriúla. Glacann aon nana-réada atá taobh istigh de na frámaí an struchtúr fráma sonrach sin.
Chun a gcur chuige tionóil a léiriú, roghnaigh na heolaithe nana-cháithníní miotalacha (ór) agus leathsheoltacha (seiléiníd caidmiam) agus próitéin baictéarach (streptavidin) mar na nana-réada neamhorgánacha agus orgánacha le cur taobh istigh de na frámaí DNA. Ar dtús, dheimhnigh siad sláine na bhfrámaí DNA agus foirmiú vócsail ábhair trí íomháú le micreascóip leictreon ag Saoráid Mhicreascópachta Leictreon CFN agus Institiúid Van Andel, a bhfuil sraith ionstraimí aici a oibríonn ag teochtaí crióigineacha do shamplaí bitheolaíocha. Ansin rinne siad iniúchadh ar na struchtúir laitíse 3-T ag na línte bíoma Coherent Hard X-ghathach Scattering agus Complex Materials Scattering den National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - Saoráid Úsáideora eile de chuid Oifig Eolaíochta na Roinne Oideachais ag Saotharlann Brookhaven. Rinne an tOllamh Innealtóireachta Ceimiceach Bykhovsky in Columbia Engineering agus Sanat Kumar samhaltú ríomhaireachtúil ag nochtadh gurb iad na struchtúir laitíse a breathnaíodh go turgnamhach (bunaithe ar na patrúin scaipthe x-ghathach) na cinn is cobhsaí ó thaobh teirmidinimice de a d'fhéadfadh na vócsail ábhair a fhoirmiú.
“Ligeann na vocsail ábhartha seo dúinn tosú ag úsáid smaointe a dhíorthaítear ó adaimh (agus móilíní) agus na criostail a chruthaíonn siad, agus an t-eolas fairsing agus an bunachar sonraí seo a aistriú chuig córais spéise ar an nanoscála,” a mhínigh Kumar.
Ansin, léirigh mic léinn Gang in Columbia conas a d'fhéadfaí an t-ardán tionóil a úsáid chun eagrú dhá chineál éagsúla ábhar a bhfuil feidhmeanna ceimiceacha agus optúla acu a thiomáint. I gcás amháin, chomhthionóil siad dhá einsím, ag cruthú eagair 3-T le dlús pacála ard. Cé gur fhan na heinsímí gan athrú go ceimiceach, léirigh siad méadú ceithre huaire ar ghníomhaíocht einsímeach. D'fhéadfaí na "nana-imoibritheoirí" seo a úsáid chun imoibrithe easghluaiseachta a ionramháil agus chun ábhair cheimiceacha gníomhacha a mhonarú. Chun an taispeántas ábhair optúil a dhéanamh, mheasc siad dhá dhath éagsúla de phoncanna candamacha - nanachriostail bheaga atá in úsáid chun taispeántais teilifíse a dhéanamh le sáithiúlacht datha agus gile ard. Léirigh íomhánna a gabhadh le micreascóp fluaraiseachta gur choinnigh an laitís foirmithe íonacht datha faoi bhun theorainn difreactachta (tonnfhad) an tsolais; d'fhéadfadh an mhaoin seo feabhas suntasach a chur ar réiteach i dteicneolaíochtaí éagsúla taispeána agus cumarsáide optúla.
“Ní mór dúinn athmhachnamh a dhéanamh ar an gcaoi a bhféadfar ábhair a fhoirmiú agus ar an gcaoi a bhfeidhmíonn siad,” a dúirt Gang. “B’fhéidir nach mbeidh gá le hathdhearadh ábhar; d’fhéadfadh pacáistiú ábhar atá ann cheana féin ar bhealaí nua a gcuid airíonna a fheabhsú. D’fhéadfadh ár n-ardán a bheith ina theicneolaíocht chumasúcháin ‘thar mhonarú priontála 3-T’ chun ábhair a rialú ar scálaí i bhfad níos lú agus le héagsúlacht ábhar agus comhdhéanamh deartha níos mó. Trí an cur chuige céanna a úsáid chun laitísí 3-T a fhoirmiú ó nana-réada atá ag teastáil ó aicmí ábhar éagsúla, agus iad siúd a mheasfaí a bheith neamh-chomhoiriúnach murach sin a chomhtháthú, d’fhéadfadh sé réabhlóid a dhéanamh ar an nana-mhonarú.”
Ábhair arna soláthar ag Saotharlann Náisiúnta na Roinne Oideachais/Brookhaven. Nóta: Féadfar an t-ábhar a chur in eagar ó thaobh stíl agus faid de.
Faigh an nuacht eolaíochta is déanaí le nuachtlitreacha ríomhphoist saor in aisce ScienceDaily, a nuashonraítear go laethúil agus go seachtainiúil. Nó féach ar na fothaí nuachta a nuashonraítear gach uair an chloig i do léitheoir RSS:
Inis dúinn do bharúil faoi ScienceDaily — cuirimid fáilte roimh thuairimí dearfacha agus diúltacha araon. An bhfuil aon fhadhbanna agat an suíomh a úsáid? Ceisteanna?
Am an phoist: 04 Iúil 2022