Met DNA-origami kun je mallen maken om metalen nanodeeltjes te ‘gieten’ in elke gewenste vorm en grootte. Aan de natuurlijke kristalvorm zit je zo niet meer vast, schrijven Harvard-onderzoekers in Science.

Zelf vergelijken Peng Yin en collega’s van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering het met de manier waarop Japanners kubusvormige watermeloenen kweken door de onrijpe vrucht in een glazen bak te laten hangen.

DNA-origami komt er op neer dat je op de computer een set DNA-strengen ontwerpt, die op een heel specifieke manier complementair aan elkaar zijn. Synthetiseer je die strengen en meng je ze door elkaar, dan zoeken ze vanzelf elkaars complementaire stukken op om een dubbele helix mee te vormen. Daarbij worden ze gedwongen om zich te vouwen in de 3D-vorm die je hebben wilde. Dat idee is inmiddels een aantal jaren oud, en de ontwerpsoftware is kant-en-klaar beschikbaar.

Dat zulke DNA-vouwsels zijn te gebruiken als mal voor nanokristallen, is wél nieuw. Gesmolten metaal er in gieten kan natuurlijk niet, maar je kunt er wel een kiem in plaatsen waar metaalionen uit de oplossing vervolgens op uitkristalliseren. De malletjes blijken daarbij stevig genoeg om de kristalgroei tegen te houden zonder uit elkaar te barsten.

Het proces zit daarbij zo in elkaar dat je de kiem vastlegt aan uitlopers van het DNA, zodat hij al op zijn plek zit voordat het origami-doosje zich helemaal sluit. Die kieren tussen de DNA-strengen zijn daarna net breed genoeg om metaalionen door te laten; voor kristalvorming zijn ze veel te smal.

Wat je daarna met het DNA doet, is een kwestie van de beoogde toepassing. Stel je prijs op hoge geleidbaarheid, bijvoornbeeld voor nano-elektronica, dan kun je de organische laag er het beste af halen. Voor medische toepassingen kun je hem wellciht beter laten zitten; gesproken wordt al van gefunctionaliseerd DNA dat specifiek aan tumoren bindt, waarna het metaal verraadt waar de tumor zit.

De Amerikanen hebben zo al vierkante, ronde en driehoekige nanozilverdeeltjes gemaakt, met afmetingen rond de 20 nanometer. Een nog veel kleiner nanogouddeeltje diende daarbij als kiem. Met andere metalen moet het in principe ook kunnen.

bron: Wyss Institute