单壁碳纳米管(SWCNT)因其优异的物理和化学特性而成为生物技术和纳米电子应用的有希望的候选材料。尽管它们具有潜力，但不溶性和毒性等挑战阻碍了它们的广泛应用。先前的研究已经研究了各种策略来功能化和修改SWCNT的表面以克服这些挑战。

在一项新研究中，釜山国立大学生物医学融合工程学院助理教授SanghwaJeong教授领导的研究人员试图填补这一空白。这项研究超越了传统技术，采用高通量筛选方法来阐明DNA序列与其与碳纳米管结合亲和力之间的关系。它专注于通过先进的序列设计和分子动力学模拟来优化这些构建体的结合亲和力和稳定性。

这项研究发表在《先进科学》杂志上。

在讨论他们的研究背景时，Jeong博士解释说：“研究人员一直在探索各种策略来设计SWCNT表面，以克服由于不溶性和潜在毒性而导致的应用受限的挑战。一种有前途的方法是使用单链DNA(ssDNA)作为SWCNT的包裹表面活性剂。”

研究人员采用了严格的方法来确保对单链DNA(ssDNA)-SWCNT复合物进行精确表征和优化。首先，对多样化的随机30核苷酸(nt)ssDNA文库进行反复筛选，以识别高亲和力序列。

计算建模，特别是分子动力学模拟，为SWCNT构造的结构动力学提供了见解。此外，研究人员使用了几种机器学习模型来了解影响结合亲和力的序列模式。他们成功地创建了一个可免费访问的在线服务，可以预测ssDNA序列与SWCNT的结合亲和力。这些综合方法不仅验证了实验结果，还指导了高性能ssDNA-SWCNT构造的设计。

研究结果表明，ssDNA-SWCNT复合物的稳定性和功能性得到了显著提高。通过表面活性剂置换实验验证，亲和力较高的30ntssDNA序列富含腺嘌呤和胞嘧啶，具有优异的结合强度。

分子动力学模拟突出了SWCNT表面附近稳定的分子内氢键的形成，强调了其增强的结构完整性。机器学习模型有效地预测了ssDNA序列的结合亲和力，进一步支持了定制ssDNA-SWCNT构造的设计。

此外，研究表明，与游离的ssDNA相比，这些复合物对酶降解的抵抗力有显著提高，使其非常适合长期生物应用。

总之，高亲和力ssDNA-SWCNT构造的开发标志着纳米生物技术的重大进步。ssDNA-SWCNT的卓越特性使其成为细胞或组织特异性药物输送系统以及高性能纳米电子设备开发的理想候选者。

Jeong博士总结道：“我们的研究不仅对我们理解ssDNA和SWCNT之间的相互作用做出了重大贡献，而且还为在各种先进技术中利用这些相互作用提供了实用途径。未来，开发具有增强稳定性的纳米材料和设备将在推动纳米电子和生物技术创新方面显示出希望。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：