DNA نانوفناوری و کاربردهای آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسالمی، واحد ایلخچی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، ایلخچی، ایران

2 پژوهشگاه فضایی ایران، پژوهشکده رانشگرهای فضایی

3 دانشگاه آزاد اسالمی، واحد اهر، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، اهر، ایران

4 آزمایشگاه فتونیک، گروه فیزیک، دانشگاه خوارزمی

چکیده

فلسفه استفاده از زیست مولکول ها برای توسعه دستگا ههای نانوفناوری، نخستین بار توسط محققینی که در گذشته استفاده از ماکرومولکو لهای زیستی را به عنوان اجزاء سیست مهای نانوساختار پیشنهاد دا د هاند، مطرح شد. بیوتکنولوژیس تهای زیادی، با امید بهبود کارایی DNA در زمینه سلولی یا برای اصلاح کردن سطح بیان ژن و یا برای بهینه کردن طبیعت محصول ژنتیکی اقدام به طراحی توال یهای خاصی م یکنند، به طور مشابه اغلب سرمای هگذار یها متوجه تصحیح جلو ههای مولکولی DNA طبیعی م یگردد. طی 30 سال گذشته از مولکو لهای DNA برای ساخت انواع ادوات و ساختارهای نانومقیاس استفاده شده است و کاربردها و پتانسیل آنها نیز در حال ظهور است. برخی از کاربردهای آتی نانوساختارهای DNA شامل بیوفیزیک سلولی و مولکولی سیست مهای تقلیدی، انتقال انرژی و فتونیک و تشخیص و درمان م یباشد. در این مقاله سعی شده است چال شهای فنی حوزه نانوساختارهای DNA تشریح شده و برخی از کاربردهای خو شآتی های که م یتوانند توسعه یابند را ارائه شود. با این وجود، توسعه کاربردها و ساختارهای پیشرفت هتر نیازمند بررسی مسائلی نظیر هزینه بسیار بالای D NA و درصد خطای بالای خودآرایی است.

کلیدواژه‌ها


1. www.nano.ir 2 .2 روحا کسری کرمانشاهی، بهارک حسین خانی، 1390 ، نانو بیوتکنولوژی، اصفهان، دانشگاه اصفهان 3. Hesselberg T., Biomimetics and the case of theremarkable ragworms, Naturwissenschaften, 94 (2007) 613-621. 4 .4 الگوبرداری از طبیعت . کاربرد آن در نانوفناوری. نادرحاجی زاده، رضاگلزاریان، دکترمحمد حسین مجلس آراء جهرمی، فصل نامه دنیای نانو )مجله ی انجمن نانوفناوری ایران(، سال هفتم، شمار هی بیست و پنجم، زمستان 1390 . 5 .5 علیرضا دهناد، نادر حاجی زاده، بیوتکنولوژی، چاپ اول 1392 ، تبریز، انتشارات ستوده 6. Douglas, S. M., Chou, J. J. & Shih, W. M. DNAnanotube- induced alignment of membrane proteins for NMR structure determination. Proc. Natl Acad. Sci. USA 104, 6644–6648 (2007). 7. Berardi, M. J., Shih, W. M., Harrison, S. C. & Chou, J. J. Mitochondrial uncoupling protein 2 structure determined by NMR molecular fragment searching. Nature 476, 109–113 (2011). 8. Selmi, D. N. et al. DNA-templated protein arrays for single-molecule imaging. Nano Lett. 11, 657–660 (2011). 9. Castro, C. E. et al. A primer to scafold DNA origami. Nature Methods 8, 221–229 (2011( 10. Chhabra, C., Sharma, J., Liu, Y. & Yan, H. Addressable molecular tweezers for DNA-templated coupling reactions. Nano Lett. 6, 978–983 (2006). 11. Liedl, T. et al. Self-assembly of three-dimensional prestressed tensegrity structures from DNA. Nature Nanotech. 5, 520–524 (2010). 12. Sannohe, Y. et al. Visualization of dynamic conformational switching of the G-quadruplex in a DNA nanostructure. J. Am. Chem. Soc. 132, 16311– 16313 (2010). 13. McConnell, I., Li, G. & Brudvig, G. W. Energy conversion in natural and artifcial photosynthesis. Chem. Biol. 17, 434–447 (2010). 14. Vigneshwaran N, et al, Biomimetics of silver nanoparticles by white rot fungus, Phaenerochaete chrysosporium, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 53 (2006) 55-59. 15. Milwich M, et al, Biomimetics And Technical Textiles: Solving Engineering Problems with the Help of Nature’s Wisdom, American Journal of Botany 93(2006): 1457-1458. 16. Delebecque C. J., Lindner, A. B., Silver, P. A. & Aldaye, F. A. Organization of intracellular reactions with rationally designed RNA assemblies. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1206938 (2011( 17. McConnell, I., Li, G. & Brudvig, G. W. Energy conversion in natural and artifcial photosynthesis. Chem. Biol. 17, 434–447 (2010) 18. Wasielewski, M. R. Self-assembly strategies for integrating light harvesting and charge separation in artifcial photosynthetic systems. Acc. Chem. Res. 42, 1910–1921 (2009). 19. Balzani, V., Credi, A. & Venturi, M. Photochemical conversion of solar energy. ChemSusChem 1, 26–58 (2008). 20. Giese, B. Long distance charge transport in DNA: the hopping mechanism. Acc. Chem. Res. 33, 631– 636 (2000). 21. Schuster, G. B. Long-range charge transfer in DNA: transient Structural distortions control the distance dependence. Acc. Chem. Res. 33, 253–260 (2000). 22. Garcia-Parajó, M. F. et al. Energy transfer in singlemolecule photonic wires. ChemPhysChem 6, 819– 827 (2005). 23. Su, W. et al. Site-specifc assembly of DNA-based photonic wires by using programmable polyamides. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 2712–2715 (2011). 24. Stein, I. H., Steinhauer, C. & Tinnefeld, P. Singlemolecule four-color FRET visualizes energy-transfer paths on DNA origami. J. Am. Chem. Soc.133, 4193–4195 (2011). 25. Tan, S. J., Campolongo, M. J., Luo, D. & Cheng, W. Building plasmonic structures with DNA. Nature Nanotech. 6, 268–276 (2011). 26. Yan, R., Gargas, D. & Yang, P. Nanowire photonics. Nature Photon. 3, 569–576 (2009). 27. Chrastina, A., Massey, K. A. & Schnitzer, J. E. Overcoming in vivo barriers to targeted nanodelivery. Nanomed. Nanobiotechnol. 3, 421–437 (2011). 28. Lammers, T. Teranostics nanomedicines. Acc. Chem. Res. http://dx.doi. org/10.1021/ar200019c (2011). 29. Aldaye, F. A., Senapedis, W. T., Silver, P. A. & Way, J. C. A structurally tunable DNA-based extracellular matrix. J. Am. Chem. Soc. 132, 14727–14729 (2010). 3030 مواد باکتریایی نانوساختار برای داروهای جدید، نادرحاجی زاده، یوسف سفیدی هریس، ماه نامه نانوفناوری، شمار هی پیاپی 175 ، اردیبهشت ماه 1391 .