מבנה מורכב של חלקיקי זהב, דנ”א ונגיפים

מדענים הצליחו לייצר רשת דמויית-יהלום המורכבת מננו-חלקיקי זהב ומחלקיקי נגיף השזורים זה בזה ואשר מוחזקים יחדיו בעזרת סלילי דנ”א. המבנה החדשני – תערובת מוגדרת של ננו-חלקיקים מתכתיים וקשיחים יחד עם חלקי נגיפים (capsids), הקשורים יחדיו ע”י מולקולת החיים – דנ”א – מהווה שלב מרתק ביכולתם של המדענים לשלב מגוון חומרים לשם הכנת התקנים זערוריים ביותר.

ממצאי המחקר, שנערך ע”י מדענים מהמרכז הרפואי באוניברסיטת רוצ’סטר (Rochester), ממרכז המחקר סקריפס (Scripps) ומהמכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס (MIT), פורסמו לאחרונה בכתב-העת המדעי Nature Materials.

למרות שהאנשים בדרך-כלל מחשיבים את הדנ”א כמרשם לחיים, צוות המחקר השתמש בדנ”א, במקום זאת, כאמצעי להכוונה מדויקת של חלקיקים זערוריים בעוד שסלילי הדנ”א משמשים כבני-לוויה לחלקיקים.

מאפיין מפתח במחקר הינו הזיקה הייחודית והבררנית של ארבעת הבסיסים הכימיים של הדנ”א אחד לשני. החוקרים הכינו מקטעים מוגדרים של דנ”א ואז קשרו אותם לננו-חלקיקי זהב ולחלקיקי נגיפים, ובכך הצליחו להכווין אותם בדיוק ולאלץ אותם להתארגן במבנה של סריג גבישי.

כאשר החוקרים ערבבו יחדיו את החלקיקים הופיע מאליו הסריג הגבישי – ההתקן פשוט “התארגן עצמאית” או, בשפה אחרת, בנה את עצמו. בכך החוקרים הצליחו לספק גמישות נוספת לאוסף הכלים, שבהם משתמשים המדענים בכדי לייצר התקנים ננו-מטריים.

“חומרים אורגניים מגיבים בדרכים שונות לחלוטין מאשר ננו-חלקיקים מתכתיים. העובדה כי הצלחנו להפעיל במשולב חומרים כה שונים כך שיתאימו למבנה משותף מדגימה מספר אפשרויות חדשות להכנת התקנים ננומטריים,” מסביר Sung Yong Park, פרופסור לביו-סטטיסטיקה וביולוגיה חישובית מאוניברסיטת רוצ’סטר.

סריג גבישי כזה מהווה מרכיב מפתח בהתקנים הידועים כגבישים פוטוניים (המונח בוויקיפדיה), המסוגלים לשלוט בקרינת אור בצורה מדויקת ולחסום צבעים/אורכי-גל מסוימים מלעבור דרך הסריג. למרות שכבר קיימים גבישים פוטוניים תלת-מימדיים המסוגלים “לעקם” קרינה באורכי-גל גבוהים יותר, כגון קרינה תת-אדומה, הגביש החדש מסוגל לשלוט בקרינת אור-נראה. מדענים ברחבי העולם צופים יישומים רבים לגבישים מסוג זה, החל ממחשבים אופטיים וכלה במערכות טלקומוניקציה, אולם יכולת הייצור ומידת היציבות עדיין מהוות אתגרים רציניים בתחום זה.

בתוככי המבנה פועלים בעצם שני כוחות מובחנים, מציין החוקר – חלקיקי הזהב וחלקיקי הנגיפים דוחים אלו את אלו, אולם דחייה זו מבוטלת ע”י המשיכה שבין סלילי הדנ”א המשלימים שמוקמו באופן מדויק.

הידיעה על המחקר