Hybridní DNA nanokvěty poslouží pro vývoj nanobiomateriálů

Nanokrystaly ve tvaru květů, kterým se poeticky přezdívá nanokvěty (anglicky nanoflowers) si získaly pozornost odborníků díky pozoruhodným vlastnostem, především kvůli vysoce členitému povrchu a příznivému poměru plochy povrchu k objemu. 

Velikost nanokvětů se měří v nanometrech, takže si jejich krásu může užít jedině pozorovatel vybavený elektronovým mikroskopem. V dnešní době se nanokvěty používají a zkoumají v celé řadě odvětví, od analytické chemie a katalyzátorů až po elektroniku.

Postupně se ukázalo, že velmi zajímavé vlastnosti mohou mít hybridní anorganicko-organické nanokvěty, které jako organickou komponentu obsahují rozmanité enzymy. Hybridizace s anorganickými materiály totiž v mnoha případech podstatně vylepšuje enzymatickou aktivitu, stabilitu a trvanlivost enzymů. Vytvoření takových proteinových nanokvětů ale obvykle vyžaduje vyšší teploty, což je problém pro konstrukci hybridních nanokvětů, které by obsahovaly řetězce DNA.

Biomolekulární inženýr Hyun Gyu Park z institutu KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) společně se svými kolegy vyvinul převratný postup syntézy hybridních nanokvětů ze sloučeniny mědi a DNA. Takto vytvořené DNA nanokvěty mají nízkou cytotoxicitu a rovněž jsou velmi odolné proti enzymům nukleázám, které na ně budou útočit v lidském těle. Nový postup je také šetrný vůči životnímu prostředí a nezahrnuje toxické chemikálie.

Park a spol. při konstrukci DNA nanokvětů využili interakce mezi ionty mědi a amidovými i aminovými skupinami v řetězcích DNA. Vhodně zvolené molekuly DNA jim posloužily jako templát pro syntézu nanokvětů z primárních nanokrystalů mědi. Stačilo jen inkubovat DNA s nanokrystaly po dobu tří dnů a vyrostly nanokvěty. Park s kolegy si ověřili, že jejich postup je možné použít s jakýmikoliv sekvencemi DNA, které obsahují amidové a aminové skupiny.

Vědci zjistili, že jejich hybridní DNA nanokvěty umožňují citlivou detekci rozmanitých molekul, jako je například fenol, peroxid vodíku nebo glukóza. Tyto nanokvěty mají vyšší peroxidázovou aktivitu nežli proteinové nanokvěty, zřejmě díky většímu povrchu nanokvětů. DNA nanokvěty by se tudíž mohly prosadit ve vývoji materiálů pro detekci peroxidu vodíku.

Podle Parka má anorganická složka jejich nanokvětů, tedy měď, nejen nízkou cytotoxicitu, ale také chrání řetězce DNA před rozstříháním endonukleázami. To předurčuje DNA nanokvěty jako zajímavý materiál pro vývoj nových typů nosičů pro léčiva a také pro genové terapie. Badatelé věří, že jejich DNA nanokvěty mohou nalézt široké uplatnění v nanobiomateriálech, od vývoje citlivých biosenzorů až po pokročilé metody léčby.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Původní zdroj:

Journal of Material Chemistry B 5: 2231-2234.

Sekundární zdroj:

Korea Advanced Institute of Science and Technology 14. 4. 2017.