Метод ДНК-оригами получил в последние годы широкое признание как метод создания разнообразных наноструктур путём их программированной самосборки (метод «снизу вверх», или «bottom-up»). С другой стороны, не менее признанным и распространённым является метод литографии (это метод «сверху вниз», «top-down»). Группа учёных, работающих в США, считает, что было бы замечательно объединить достижения этих двух методов для создания разнообразных усложнённых наноструктур.

Исследователи произвели массив золотых наноостровков, расположенных парами. Для этого чистую ровную поверхность SiO₂ покрывали монослоем гексаметилдисилазана (HMDS), а затем полиметилметакрилатом (PMMA). Потом при помощи пучка электронов в этих слоях прожигали отверстия, расположенные точно там, где планировались золотые островки. Далее напыляли 7 нм слой золота, после чего удаляли слой PMMA при помощи ацетона. Таким образом были получены подложки, на которых золотые островки расположены в точно определённых местах, на расстоянии 300 нм друг от друга внутри пары и на расстоянии не менее 600 нм от других пар.

В промежутках между золотыми островками располагается HDMS, который обладает гидрофобными свойствами и не способствует неспецифической сорбции ДНК (которая, как известно, гидрофильна). Это та часть, что касается сборки «сверху вниз» (см. рис. 1).

Рис. 1. Схематическое изображение основных этапов эксперимента.

Из фрагментов ДНК методом ДНК-оригами были собраны нанотрубки, имеющие длину около 380 нм. Те фрагменты ДНК, что расположены на концах трубок, были дополнительно модифицированы тиольными группами. Благодаря этим группам планировалось ковалентно присоединить трубки из ДНК к золотым наноостровкам.

Рис. 2. Изображение АСМ золотых островков, соединенных нанотрубками из ДНК. Размер шкалы 500 нм.

На рис. 2 можно увидеть, что же вышло из этой затеи. В основном все пары золотых островков оказались соединены нанотрубками как проводами. Немного усовершенствовав методику, учёные попробовали сложить более интересные узоры – треугольники, квадраты, шестиугольники и Z-образные фигуры (см. рис. 3). В будущем, считают исследователи, их разработка должна позволить соединять золотые островки тончайшими металлическими нитями. Теперь дело за малым – собрать какую-нибудь работающую наносхему.

Рис. 3. Веселое разнообразие. Размер шкалы для всех изображений – 300 нм.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Baoquan Ding, Hao Wu, Wei Xu, Zhao Zhao, Yan Liu, Hongbin Yu and Hao Yan Interconnecting Gold Islands with DNA Origami Nanotubes. – Nano Lett., 2010, 10 (12), pp 5065–5069; DOI: 10.1021/nl1033073.