رصد تعامل نانوساختارهای DNA با غشای لیپیدی برای اولین بار
به گزارش نکسترو، محققان مؤسسه علوم توکیو با استفاده از فناوری دقیق QCM-D، برای اولین بار جزئیاتی بی سابقه از نحوه تعامل نانوساختارهای DNA با غشاهای لیپیدی سلول را آشکار کردند. این یافته ها می توانند به توسعه سلول های مصنوعی، سنسورهای زیستی و سامانه های هدفمند رسانش دارو کمک کنند.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، این یافته ها می توانند به توسعه سلول های مصنوعی، سنسورهای زیستی و سامانه های هدفمند رسانش دارو کمک کنند.
پژوهشگران مؤسسه علوم توکیو (Science Tokyo) موفق شده اند با استفاده از فناوری پیشرفته QCM-D، جزئیاتی بی سابقه از نحوه تعامل نانوساختارهای DNA با غشاهای لیپیدی سلول را آشکار کنند. این یافته ها می توانند کاربردهای گسترده ای در توسعه سلول های مصنوعی، سامانه های هدفمند رسانش دارو و سنسورهای زیستی هوشمند داشته باشند.
غشاهای لیپیدی، لایه های نازک و انعطاف پذیری هستند که سلول ها را احاطه کرده اند. این غشاها را میتوان برای اهداف درمانی و زیستی مهندسی کرد؛ بعنوان مثال، با تنظیم نفوذپذیری غشا یا افزودن مولکول های سیگنال دهنده میتوان اثربخشی رسانش داروها را افزایش داد.
در سالهای اخیر، نانوساختارهای DNA بعنوان ابزارهایی نوظهور در این عرصه مطرح شده اند. این ساختارها که با افزودن گروههای آب گریز نظیر کلسترول قابلیت لنگرگیری در درون غشای لیپیدی را می یابند، می توانند خصوصیت های مکانیکی و عملکردی غشا را دگرگون سازند.
در مطالعه ای که ۱۵ آوریل ۲۰۲۵ در نشریه Nanoscale انتشار یافت، تیمی از محققان به سرپرستی توموهیرو هایاشی و همکاری دانشجوی دکتری زوگویی پنگ و پروفسور تورو یاگی، برای اولین بار از فناوری میکروترازو با پایش اتلاف انرژی (QCM-D) برای رصد این تعاملات استفاده کردند.
QCM-D به محققان اجازه می دهد با دقت بالا، تغییرات جرم و خواص ویسکوالاستیک (چسبندگی و کشسانی) لایه های مولکولی جذب شده روی سطح را اندازه گیری کنند؛ اطلاعاتی که از روش های نوری متداول قابل استخراج نیست.
رفتار متفاوت نانوحفره های DNA با یک یا سه لنگر کلسترولی
در این پژوهش، رفتار دو نوع نانوحفره DNA (DNP) بررسی شد: DNP-۱C با یک گروه کلسترول و DNP-۳C با سه گروه کلسترول
هر دو نوع به سرعت به غشاهای مدل متصل شدند، اما رفتار بلند مدت آنها فرق زیادی داشت. DNP-۱C یک لایه نرم و پایدار روی سطح غشا ایجاد کرد، در حالیکه DNP-۳C با گذشت زمان به تدریج متراکم و سخت شد و همزمان به آرامی وارد لایه لیپیدی غشا شد.
پژوهشگران دریافتند که فرایند ادغام DNP-۳C با غشا بیشتر از ۱۰ ساعت ادامه می یابد؛ پدیده ای که به نظر می آید به برهم کنش گروههای کلسترول آزاد با نانوحفره های شناور ارتباط داشته باشد. این برهم کنش ها سبب خوشه بندی و تسهیل ادغام تدریجی ساختارهای DNA در غشا می شود.
یکی دیگر از نتایج جالب این پژوهش، نقش ترکیب بستر پشتیبان غشا بود. غشاهایی که روی سطح پوشیده از پلی اتیلن گلایکول (PEG) قرار داشتند، ادغام سریع تری از DNP-۳C نشان دادند، در حالیکه بسترهای سیلیکون اکسید (SiO₂) با بار منفی و فاصله کمتر از غشا، مانع این ادغام شدند.
به گفته هایاشی، این مطالعه اولین کاربرد QCM-D در بررسی نانوساختارهای DNA بر بستر غشاهای لیپیدی است و راه را برای درک بهتر تعاملات پیچیده میان نانو و زیست مولکول ها هموار می سازد.
این یافته ها می توانند توسعه نسل جدیدی از سامانه های زیست فناورانه همچون سلول های مصنوعی با قابلیت های تعریف شده زیستی، نانوحسگرهای هوشمند برای تشخیص بیماری در لحظه و ناقل های هدفمند دارو با دقت بالا در بافت هدف شتاب ببخشند.
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب