Công nghệ chế tạo chùm hạt nano sử dụng protein liên kết ADN

Sơ đồ bắt chước công nghệ sản xuất NPCs bằng protein Zinc Finger bám vào ADN

Giáo sư Hak-Sung Kim thuộc khoa Sinh học tại Viện khoa học và công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) và phó tiến sĩ Yiseul Ryu đã sử dụng protein Zinc Finger gắn riêng vào chuỗi ADN đích để phát triển một kỹ thuật chế tạo mới cho các chùm hạt nano từ tính (NPCs) có kích thước được kiểm soát. Kết quả công trình nghiên cứu của họ đã được công bố trên Angewandte Chemie International Edition.

NPCs có cấu trúc gồm các hạt nano từ tính, các hạt nano vàng, và các chấm lượng tử, mỗi chùm có kích thước nhỏ hơn 100nm. NPCs có các tính chất “tập thể” đặc biệt không có ở các hạt nano đơn lẻ.

Các chùm NPCs khác nhau về tính chất quang học và vật lý chẳng hạn như hấp thụ cặp đôi  plasmon, truyền năng lượng giữa các hạt, truyền điện tử, và khả năng dẫn điện. Do đó, NPCs có thể dùng trong nghiên cứu sinh học và y học cũng như phát triển các thiết bị nanoelectric và nanoplasmon.

Để tận dụng các tính chất mới này, kích thước và thành phần của chùm hạt nano này phải điều chỉnh một cách tinh xảo. Tuy nhiên, những công nghệ trước đây dựa vào sự liên kết hóa học đòi hỏi các bước thực hiện phức tạp, gây khó khăn cho điều chỉnh kích thước và thành phần của NPCs.

Nhóm giáo sư nghiên cứu của Kim đã sử dụng Zinc Finger, một loại protein liên kết ADN, nhằm phát triển một công nghệ để tạo ra các chùm hạt nano có kích thước mong muốn một cách dễ dàng. Protein Zinc Finger gồm có một ion kẽm và chuỗi ADN nhận dạng đặc thù dựa trên sự liên kết, cho phép điều chỉnh chính xác kích thước và thành phần của chùm. Công nghệ này cũng thân thiện sinh học.

Hình ảnh truyền tải electron dưới kính hiển vi cho thấy kích thước của NPCs phụ thuộc vào độ dài của ADN

Nhóm nghiên cứu đã tạo ra cấu trúc NPCs tuyến tính có các kích cỡ khác nhau bằng việc sử dụng protein Zinc Finger và ba chuỗi ADN có độ dài khác nhau. Các NPCs này do họ tạo ra đã khẳng định khả năng có thể điều chỉnh kích thước và cấu trúc của chùm này bằng việc sử dụng các ADN có độ dài khác nhau  Các NPCs này đã cho thấy các tỷ lệ duỗi T2 gấp ba lần so với chất cản quang MRI hiện nay và được chuyển hiệu quả đến các tế bào đích. Các kết quả của nghiên cứu này cho thấy tiềm năng sử dụng NPCs trong lĩnh vực sinh học và y tế làm chất cản quang MRI, tạo ảnh huỳnh quang, và dẫn truyền thuốc.

Các nhà nghiên cứu cũng đã sử dụng đặc tính liên kết đặc biệt của protein và ADN để phát triển một phương pháp mới nhằm tạo ra một siêu phân tử lắp rắp hạt nano vô cơ. Công nghệ này có thể sử dụng và ứng dụng rộng rãi đối với các hạt nano khác cho nghiên cứu chẩn đoán, tạo ảnh, vận chuyển gen và thuốc.

Theo Vista.gov.vn