Las imágenes SEM muestran el efecto de la secuencia de ADN y la longitud de la formación de nanoflores de ADN. (A) dNTP (100 mM), (B) ADN rico en adenina (0,25 mM), (C) ssDNA rico en timina (0,25 mM), (D) ssDNA rico en guanina (0,25 mM), (E) ssDNA rico en citosina (0,25 mM), (F) ADN de doble cadena de A-T (51 pb; 0,25 mM), (G) ADN de doble cadena de G-C (51 pb; 0,25 mM), (H) amplicón de PCR (200 pb; 600 nM), (I) ADN plasmídico (5420 pb; 20 nM), y (J) ADN genómico (4857 kpb; 10 pM). Crédito:KAIST
Un método ecológico para sintetizar nanoflores de ADN-cobre con altas eficiencias de carga, baja citotoxicidad, y el profesor Hyun Gyu Park del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular y sus colaboradores han desarrollado una fuerte resistencia contra las nucleasas.
El equipo de investigación formó con éxito una nanoestructura en forma de flor en una condición ecológica mediante el uso de interacciones entre iones de cobre y ADN que contiene grupos amida y amina. Las nanoflores resultantes exhiben altas capacidades de carga de ADN además de baja citotoxicidad.
Los nanocristales en forma de flor llamados nanoflores han llamado la atención por sus características distintivas de alta rugosidad de la superficie y alta relación de superficie a volumen. Las nanoflores se han utilizado en muchas áreas, incluida la catálisis, electrónica, y química analítica.
Últimamente, Se lograron avances en la investigación en la generación de nanoflores híbridas inorgánico-orgánicas que contienen varias enzimas como componentes orgánicos. La hibridación con materiales inorgánicos mejoró enormemente la actividad enzimática, estabilidad, y durabilidad en comparación con las correspondientes enzimas libres.
Generalmente, La formación de nanocristales de proteínas requiere un tratamiento térmico elevado, por lo que tiene limitaciones para lograr las altas capacidades de carga del ADN intacto.
El equipo de investigación abordó el tema, centrándose en el hecho de que los ácidos nucleicos con estructuras bien definidas y propiedades de reconocimiento selectivo también contienen grupos amida y amina en sus nucleobases. Demostraron que se pueden formar estructuras similares a flores utilizando ácidos nucleicos como plantilla sintética, que allanó el camino para sintetizar las nanoflores híbridas que contienen ADN como componente orgánico en una condición ecológica.
Ilustración esquemática. (A) Ilustración esquemática de la formación de nanoflores inorgánicas de ADN resistentes a nucleasas. (B) Imágenes SEM que muestran el crecimiento dependiente del tiempo de nanoflores de ADN. Crédito:KAIST
El equipo también confirmó que este método sintético se puede aplicar universalmente a cualquier secuencia de ADN que contenga grupos amida y amina. Dijeron que su enfoque es bastante único teniendo en cuenta que la mayoría de los trabajos anteriores se centraron en la utilización de ADN como enlazador para ensamblar los nanomateriales. Dijeron que el método tiene varias características ventajosas. Primero, el procedimiento sintético 'verde' no implica ningún producto químico tóxico, y muestra baja citotoxicidad y fuerte resistencia contra nucleasas. Segundo, las nanoflores obtenidas exhiben capacidades de carga de ADN excepcionalmente altas.
Sobre todo, Estas características superiores de las nanoflores híbridas permitieron la detección sensible de varias moléculas, incluido el fenol, peróxido de hidrógeno, y glucosa. Las nanoflores de ADN-cobre mostraron una actividad de peroxidasa aún mayor que las de las nanoflores de proteína-cobre, lo que puede deberse a la mayor superficie de las estructuras en forma de flor, creando una mayor posibilidad de aplicarlos en el campo de la detección de peróxido de hidrógeno.
El equipo de investigación espera que su investigación cree diversas aplicaciones en muchas áreas, incluidos los biosensores, y se aplique más en aplicaciones terapéuticas.
El profesor Park dijo:"El componente inorgánico de las nanoflores híbridas no solo presenta una baja citotoxicidad, pero también protege el ADN encapsulado de ser escindido por enzimas endonucleasas. Usando esta función, la nanoestructura se aplicará en el desarrollo de portadores terapéuticos de genes ".
