idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
idw-Abo
Medienpartner:
Wissenschaftsjahr


Teilen: 
11.09.2019 14:38

Eingewickelte Silber-Häufchen - Kristallstruktur eines durch DNA stabilisierten Silber-Nanoclusters aufgeklärt

Dr. Karin J. Schmitz Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

    Unter Nanoclustern versteht man „Häufchen“ aus einigen wenigen Atomen, die oft interessante optische Eigenschaften zeigen und attraktive Sonden für bildgebende Verfahren werden könnten, etwa in der Biomedizin und Diagnostik. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellen Forscher einen Nanocluster aus 16 Silber-Atomen vor, der durch „Einwickeln“ in DNA-Stränge stabilisiert wird. Durch Röntgenuntersuchungen konnten sie die Kristallstruktur aufklären und relevante Wechselwirkungen innerhalb der Struktur identifizieren.

    Anders als Feststoffe oder Nanopartikel haben Nanocluster, ähnlich wie Moleküle, diskrete Energieniveaus, zwischen denen sie durch Absorption bzw. Emission von Licht (Fluoreszenz) wechseln können. Nanocluster aus Silber sind besonders interessant, u.a. weil sie sehr hell fluoreszieren können. Ihre optischen Eigenschaften hängen stark von der Größe der Nanocluster ab. Entsprechend wichtig ist es, einheitliche Cluster mit exakt definierter Atomzahl herzustellen. Schon seit einigen Jahren verwenden Wissenschaftler dazu kurze DNA-Stränge als biokompatible, wasserlösliche Alternativen zu herkömmlichen „Schablonen“.

    Das Team um Tom Vosch von der Universität Kopenhagen und Jiro Kondo von der Sophia University in Tokio haben einen Nanocluster aus exakt 16 Silberatomen kristallisiert – mithilfe einer DNA-Sequenz aus zehn Nukleotiden. Die magenta-roten Kristalle emittieren Licht im nahen Infrarot, wenn sie mit grünem Licht bestrahlt werden – mit nahezu identischen Spektren im Kristall und in Lösung.

    Wie die Strukturanalyse ergab, haben die Ag16-Nanocluster einen Durchmesser von etwa 7 Å und eine Höhe von etwa 15 Å (1 Å ist der zehnmillionste Teil eines Millimeters). Jeder Nanocluster ist in jeweils zwei DNA-Stränge, die eine Hufeisen-förmige Konformation annehmen, fest eingewickelt und wird so fast vollständig abgeschirmt. Die beiden DNA-Stränge werden in erster Linie über Wechselwirkungen mit den Silber-Atomen und einige wenige Wasserstoffbrücken verbunden. Überraschenderweise wird keine für DNA sonst übliche Watson-Crick-Basenpaarung beobachtet. Innerhalb des Clusters wurden zudem neuartige Silber-Silber-Wechselwirkungen beobachtet.

    Die Packung der DNA-Silber-Nanocluster zum Kristall wird durch verschiedene Wechselwirkungen gefördert, wie etwa zwischen Phosphatgruppen und Calciumionen sowie sogenannte π-Stapelungen zwischen benachbarten Thymingruppen. Letztere spielen eine wichtige Rolle bei der den Kristallisationsprozessen. Zudem liegen innerhalb des Kristalls locker assoziierte Silber-Kationen vor: Einige bilden eine Brücke zwischen DNA-Basen, während andere nur mit Silberatomen innerhalb des Cluster-Kerns wechselwirken.

    Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, die Zusammenhänge zwischen strukturellen und Emissionseigenschaften von Nanoclustern aufzuklären und einen Ansatz für die Synthese weiterer monodisperser, biokompatibler, wasserlöslicher Silber-Cluster mit günstigen photophysikalischen Charakteristika zu entwerfen, beispielsweise für biomedizinische Bildgebungsverfahren.

    Angewandte Chemie: Presseinfo 26/2019

    Autor: Jiro Kondo, Sophia University (Japan),j.kondo@sophia.ac.jp

    Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany


    Originalpublikation:

    https://doi.org/10.1002/ange.201906766


    Weitere Informationen:

    http://presse.angewandte.de


    Merkmale dieser Pressemitteilung:
    Journalisten, Studierende, Wissenschaftler
    Chemie
    überregional
    Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
    Deutsch


    Der Nanocluster aus 16 Silber-Atomen wird durch "Einwickeln" in DNA-Stränge stabilisiert.


    Zum Download

    x

    Hilfe

    Die Suche / Erweiterte Suche im idw-Archiv
    Verknüpfungen

    Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.

    Klammern

    Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).

    Wortgruppen

    Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.

    Auswahlkriterien

    Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).

    Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).

    Cookies optimieren die Bereitstellung unserer Dienste. Durch das Weitersurfen auf idw-online.de erklären Sie sich mit der Verwendung von Cookies einverstanden. Datenschutzerklärung
    Okay