ИСТИНА

Создание и исследование организованных наноструктур и наноматериалов на основе комплексов функциональных неорганических наночастиц и биомолекул представляют в настоящее время большой интерес с фундаментальной и прикладной точек зрения [1]. Важнейшая биологическая молекула – ДНК – играет в этих исследованиях существенную роль, связанную с выяснением фундаментальных механизмов взаимодействия ДНК с лигандами различной природы и с созданием новых эффективных систем анализа структуры ДНК и средств диагностики, а также новых практических подходов в генной терапии. В данном сообщении представлены результаты работ по формированию и исследованию организованных био-неорганических наноструктур на основе молекул ДНК, а также комплексов ДНК, спермина и амфифильных поликатионов, локализованных в объемной водной фазе и на границе раздела фаз. Неорганической нано-фазой было Au, Ag, CdSe, магнитные оксиды железа. Полученные наноструктуры охарактеризованы методами ПЭМ, АСМ, оптической спектроскопии, ЭМР спектроскопии. C использованием иммобилизованных молекул ДНК в качестве линейной адсорбирующей матрицы нами были впервые созданы квази-линейные структуры из полупроводниковых нано-стержней CdSe, флуоресценция которых носила существенно поляризованный характер. Установлено, что взаимодействие молекул ДНК с катионами железа (II) приводит к образованию квази-тороидальных наноструктур, характерных для процессов конденсации ДНК в биологических и модельных системах с участием поликатионов. Установлено, что в системе, включающей молекулы ДНК и ионы железа (Fe3+ или Fe2+) в ходе инициируемых окислительно-восстановительных процессов образуются организованные ансамбли магнитных наночастиц оксидов железа (магнетит, маггемит) со средним размером наночастиц 7 нм. Исследованы процессы биоминерализации, приводящие к формированию организованных ансамблей магнитных наночастиц оксида железа в комплексах молекул ДНК в реакциях с участием реагентов в том числе биологической природы (ферритина в качестве источника ионов железа, аскорбиновой кислоты в качестве восстановителя) в водной фазе при нормальных условиях. Иммобилизованные монослойные комплексы молекул ДНК инкубировались в водном растворе ферритина, а затем, после промывки в чистой воде, помещались в раствор восстановителя (аскорбиновой кислоты или борогидрида натрия). В результате, по данным ПЭМ, в реакционной системе образовывались квази-линейные ансамбли неорганических наночастиц с характерными размерами 3-5 нм и кристаллической структурой, соответствующей магнитным оксидам железа (магнетит, маггемит). Полученные результаты указывают на возможность образования организованных ансамблей магнитных наночастиц оксида железа в комплексах ДНК при определенных условиях и могут иметь отношение к процессам биоминерализации и метаболизма железа в живых системах, приводящим к формированию биогенных магнитных наночастиц. Также представлены результаты по формированию металлических наночастиц Au и Ag, а также наночастиц оксидов железа в био-нанореакторах на основе поликомплексов ДНК-спермин в объемной водной фазе. Работа поддержана Российским Научным Фондом (грант 14-12-01379). 1. Giersig M., Khomutov G.B., (Editors.), Nanomaterials for application in medicine and biology, Springer, Dordrecht, The Netherlands, 2008, 188p.