Частицы жидкокристаллических дисперсий ДНК как платформа для создания «жестких» пространственных структур

Аннотация
В обзоре сформулирован общий подход к созданию «жестких» пространственных структур (нанообъектов) с использованием частиц жидкокристаллических дисперсий двухцепочечной ДНК и синтетических полинуклеотидов, образующихся в водно-солевых растворах нейтрального полимера - полиэтиленглиоля. Этот подход основан на учете понижения растворимости молекул ДНК, образующих частицу дисперсии, приводящей к их объединению и формированию интегрированной (гелеобразной) «жесткой» высокомолекулярной структуры. Физико-химические варианты данного подхода включают понижение растворимости двухцепочечных молекул ДНК, упорядоченных в квазинематических слоях частицы жидкокристаллической дисперсии, вследствие их «высаливания» под действием катионов редкоземельных элементов или «сшивания» в результате создания искусственных наномостиков, состоящих из чередующихся молекул антибиотика антрациклиновой группы – дауномицина и ионов двухвалентной меди. Нанотехнологический вариант предлагаемого подхода основан на инкорпорации наночастиц золота малого размера (∼ 2 нм) в «свободное» пространство между молекулами ДНК, упорядоченными в квазинематических слоях частицы жидкокристаллической дисперсии. Этот процесс приводит к формированию линейных кластеров из наночастиц золота между соседними молекулами ДНК. Образование кластеров сопровождается увеличением взаимодействия между молекулами ДНК и как следствие этого понижением растворимости частиц жидкокристаллической дисперсии. Полученные при помощи разработанного подхода «жесткие» пространственные структуры ДНК (нанообъекты) несовместимы с исходным водно-полимерным раствором и обладают уникальными физико-химическими свойствами. Продемонстрирована возможность практического использования этих структур в области биосенсорики и медицине.

Ключевые слова: двухцепочечная ДНК, жидкокристаллические дисперсии ДНК, наноструктуры на основе ДНК, круговой дихроизм, спектроскопия поглощения, атомно-силовая микроскопия, малоугловое рассеяние рентгеновых лучей, ионы гадолиния, сшивки, синтетические наномостики, наночастицы золота, нейтрон-захватная терапия, биосенсорика