單壁碳納米管 (SWCNT) 因其優(yōu)異的物理和化學(xué)特性而成為生物技術(shù)和納米電子應(yīng)用的有希望的候選材料。盡管它們具有潛力，但不溶性和毒性等挑戰(zhàn)阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。先前的研究已經(jīng)研究了各種策略來(lái)功能化和修改 SWCNT 的表面以克服這些挑戰(zhàn)。
在一項(xiàng)新研究中，釜山國(guó)立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)融合工程學(xué)院助理教授 Sanghwa Jeong 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員試圖填補(bǔ)這一空白。這項(xiàng)研究超越了傳統(tǒng)技術(shù)，采用高通量篩選方法來(lái)闡明 DNA 序列與其與碳納米管結(jié)合親和力之間的關(guān)系。它專(zhuān)注于通過(guò)先進(jìn)的序列設(shè)計(jì)和分子動(dòng)力學(xué)模擬來(lái)優(yōu)化這些構(gòu)建體的結(jié)合親和力和穩(wěn)定性。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上。
在討論他們的研究背景時(shí)，Jeong 博士解釋說(shuō)：“研究人員一直在探索各種策略來(lái)設(shè)計(jì) SWCNT 表面，以克服由于不溶性和潛在毒性而導(dǎo)致的應(yīng)用受限的挑戰(zhàn)。一種有前途的方法是使用單鏈 DNA (ssDNA) 作為 SWCNT 的包裹表面活性劑。”
研究人員采用了嚴(yán)格的方法來(lái)確保對(duì)單鏈 DNA (ssDNA)-SWCNT 復(fù)合物進(jìn)行精確表征和優(yōu)化。首先，對(duì)多樣化的隨機(jī) 30 核苷酸 (nt) ssDNA 文庫(kù)進(jìn)行反復(fù)篩選，以識(shí)別高親和力序列。
計(jì)算建模，特別是分子動(dòng)力學(xué)模擬，為 SWCNT 構(gòu)造的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)提供了見(jiàn)解。此外，研究人員使用了幾種機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)了解影響結(jié)合親和力的序列模式。他們成功地創(chuàng)建了一個(gè)可免費(fèi)訪問(wèn)的在線服務(wù)，可以預(yù)測(cè) ssDNA 序列與 SWCNT 的結(jié)合親和力。這些綜合方法不僅驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還指導(dǎo)了高性能 ssDNA-SWCNT 構(gòu)造的設(shè)計(jì)。
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