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)研究了各種策略來功能化和修改 SWCNT 的表面以克服這些挑戰(zhàn)。
在一項新研究中，釜山國立大學(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這一空白。這項研究超越了傳統(tǒng)技術(shù)，采用高通量篩選方法來闡明 DNA 序列與其與碳納米管結(jié)合親和力之間的關(guān)系。它專注于通過先進的序列設(shè)計和分子動力學(xué)模擬來優(yōu)化這些構(gòu)建體的結(jié)合親和力和穩(wěn)定性。
這項研究發(fā)表在《先進科學(xué)》雜志上。
在討論他們的研究背景時，Jeong 博士解釋說：“研究人員一直在探索各種策略來設(shè)計 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)格的方法來確保對單鏈 DNA (ssDNA)-SWCNT 復(fù)合物進行精確表征和優(yōu)化。首先，對多樣化的隨機 30 核苷酸 (nt) ssDNA 文庫進行反復(fù)篩選，以識別高親和力序列。
計算建模，特別是分子動力學(xué)模擬，為 SWCNT 構(gòu)造的結(jié)構(gòu)動力學(xué)提供了見解。此外，研究人員使用了幾種機器學(xué)習(xí)模型來了解影響結(jié)合親和力的序列模式。他們成功地創(chuàng)建了一個可免費訪問的在線服務(wù)，可以預(yù)測 ssDNA 序列與 SWCNT 的結(jié)合親和力。這些綜合方法不僅驗證了實驗結(jié)果，還指導(dǎo)了高性能 ssDNA-SWCNT 構(gòu)造的設(shè)計。
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