Publikacja w Nano Letters (2025)

21 08 2025

Badacze z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego (Julia Chmielewska, Filip Powała, Piotr Szustakiewicz) pod kierownictwem dr. hab. Pawła Majewskiego, prof. ucz., we współpracy z dr. Bohdanem Paterczykiem (Wydział Biologii UW) i grupą prof. Olega Ganga (Columbia University) opublikowali w ACS Nano Letters artykuł pt. „Volumetric Shaping of Nanoparticle-DNA Crystals by Light-Induced Milling” (DOI: 10.1021/acs.nanolett.5c02830).

W prezentowanej pracy przedstawiliśmy metodę kształtowania supramolekularnych kryształów złożonych z klatek zbudowanych z DNA origami i nanocząstek złota wykorzystującą wiązkę światła laserowego. Technika ta umożliwia formowanie struktur, które są niemożliwe do uzyskania przy użyciu tradycyjnych metod krystalizacji.

W naszych badaniach skupiliśmy się początkowo na dokładnym zrozumieniu efektów fototermicznych zachodzących w materiale poddawanym naświetlaniu i symulacjach tego procesu, co pozwoliło na optymalny dobór parametrów eksperymentu. Nanocząstki złota w sieci krystalicznej zbudowanej z klatek DNA pochłaniają światło i zamieniają je w ciepło, co prowadzi do lokalnego podgrzania i topnienia struktur DNA-origami. Topnienie materiału zachodzi na drodze dehybrydyzacji (rozplatania) podwójnych helis DNA tworzących klatki i uwalniania nanocząstek złota. Dodatkowo, w celu automatyzacji procesu formowania kryształów światłem laserowym, opracowano i zastosowano dedykowane skrypty w języku Python sterujące położeniem i intensywnością wiązki laserowej w dużym stopniu przypominające kody sterujące obrabiarkami sterowanymi numerycznie wykorzystywanymi do obróbki konwencjonalnych materiałów. Dzięki współpracy z dr. Bohdanem Paterczykiem z Wydziału Biologii możliwe było trójwymiarowe obrazowanie otrzymanych układów i szczegółowa analiza uzyskanych struktur z wykorzystaniem fluorescencyjnej mikroskopii konfokalnej.

Niniejsza praca stanowi istotny krok w dziedzinie tworzenia supramolekularnych materiałów zbudowanych z wykorzystaniem samoorganizacji nici DNA i otwiera nowe możliwości wykorzystania ich do projektowania złożonych struktur o unikalnych właściwościach optycznych.

Badania przeprowadzono we współpracy z grupą badawczą prof. Olega Ganga z Columbia University, specjalizującą się w syntezie oraz badaniach sztucznie supersieci zawierających nanocząstki i DNA jako materiał sterujący ich organizacją przestrzenną, będącymi supramolekularnymi analogami atomów i orbitali. Środki na zacieśnienie współpracy międzynarodowej zostały pozyskane z programu dla naukowców wizytujących „Tandemy dla Doskonałości”, finansowanego przez IDUB UW.

Wpis na stronie głównej UW: https://www.uw.edu.pl/nanostruktury-z-dna-i-zlota/