Циануровая кислота является одним из многих химических веществ, о которых вы никогда не слышали, но которые выполняют банальные, но полезные задачи, делая наш современный образ жизни возможным. В случае с этим химическим веществом, также называемым CYA, его основной задачей является предотвращение разрушения бактерицидного хлора в плавательных бассейнах ультрафиолетовыми лучами солнца. Все, что вам нужно, чтобы ваш бассейн на заднем дворе был безопасным и здоровым, - это очень небольшая концентрация CYA, не более 60-80 частей на миллион. Вы, вероятно, даже не понимаете, что кладете его в воду, так как многие средства для лечения хлором в виде порошка, таблеток и палочек включают в смесь CYA..
Но теперь исследователи из Университета Макгилла в Канаде, возможно, нашли экзотическое, передовое применение для CYA, которое внезапно может сделать его гораздо более важным химическим веществом. В недавней статье в журнале Nature Chemistry ученые подробно описывают, как можно использовать CYA для превращения дезоксирибонуклеиновой кислоты или ДНК - массивной молекулы, которая хранит генетическую информацию в наших клетках - в тройную спираль, структуру, которая резко отличается от структуры ДНК. обычная двойная спираль.
Это развитие может быть огромным, но невероятно крошечным. Это может позволить исследователям создавать новые виды сборок ДНК, в том числе те, которые включают новые буквы в генетическом алфавите, и создавать сборки с новыми свойствами. Эти ДНК-наноматериалы можно использовать для создания всевозможных вещей, от синтетических тканей человека до крошечных устройств для доставки лекарств внутрь организма.
Ханади Слейман, специалист по ДНК-нанотехнологиям в McGill и старший автор исследования, говорит, что новый процесс можно использовать с другими химическими веществами, молекулярный размер которых подобен CYA.
«Впервые было показано, что небольшая молекула вызывает сборку нитей ДНК в новый материал путем образования водородных связей», - говорит она по электронной почте. «Используя принцип, который мы представили в этой статье, мы можем использовать множество других малых молекул, чтобы побудить ДНК сформировать множество новых биоматериалов».
Стивен Магуайр, исследователь исследовательской программы SNO+ Университета Квинса, не участвовавший в исследовании, объясняет: «Создавая пользовательские участки ДНК, исследователи могут запрограммировать их на создание очень маленьких структур, подобных тому, как ДНК используется для построения белков в живых клетках."
По словам Магуайра, процесс, разработанный командой Сулеймана, обеспечивает решение одной из основных проблем в зарождающейся области. «Ограничения современных нематериальных ДНК заключаются в том, что они не разветвляются - это все равно, что пытаться построить что-то с Tinkertoys, но только с соединителями на 180 градусов», - говорит он.«Использование этого нового «звездного» метода позволяет вам строить в разных направлениях, а не только по прямым линиям, и позволяет исследователям строить больше разнообразных структур. Это звучит как довольно крупный прорыв в этой области».
Новый процесс разрабатывался восемь лет. Все началось, когда Слейман упомянула другим ученым в своей лаборатории, что CYA может быть хорошим химическим веществом для экспериментов, потому что молекула имеет три стороны с теми же свойствами связывания, что и тимин, буква Т в алфавите ДНК, которая также включает аденин, гуанин и цитозин (A, G и C соответственно).
«Мой студент Фейсал Алдайе в свое время попробовал это и рассказал мне, что он наблюдал очень длинные и многочисленные волокна с помощью атомно-силовой микроскопии», - говорит Слейман. «Однако нам потребовалось восемь лет и участие трех аспирантов, постдока и сотрудника Королевского университета, чтобы окончательно выяснить внутреннюю структуру этих волокон. Оказывается, волокна состоят из тройных спиралей полиаденинов, и каждый уровень внутри спирали представляет собой гексаметрическую, похожую на цветок розетку из звеньев аденина и циануровой кислоты. Это самое долгое время, которое нам потребовалось, чтобы опубликовать статью с момента первоначального открытия."
Другая причина, по которой CYA перспективен для создания наноструктур ДНК, потому что он недорог и малотоксичен. Ригоберто Адвинкула, профессор кафедры макромолекулярной науки и техники Университета Кейс Вестерн Резерв, также назвал новый процесс «большим достижением». Он говорит по электронной почте, что, среди прочего, структуры нановолокна, созданные в процессе, могут быть использованы для создания ткани, которая будет более биосовместима с человеком, который получит ее при трансплантации.
Интересно
Ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США использовали переплетенные нити ДНК, чтобы построить крошечные клетки для улавливания и размещения наночастиц таким образом, который имитирует кристаллическую структуру алмаза.