Новые пептид-ДНК структуры позволят создать однослойные гибкие дисплеи

Сегодня электронные дисплеи используются повсеместно: от смартфонов и планшетов до компьютерных мониторов и интерактивных экранов телевизоров. Для обеспечения коммуникации все более актуальны портативные устройства — особенно такие устройства, как компьютерные дисплеи, которые можно будет легко свернуть и убрать, а также хранить и транспортировать. В новом исследовании, опубликованном недавно в журнале Nature Nanotechnology, ученые из Тель-Авивского университета (ТАУ) предлагают новые пептид-ДНК структуры, которые могут быть использованы для производства тонких, прозрачных и гибких экранов. Профессор Эхуд Газит и докторант О Бергер из отдела молекулярной микробиологии и биотехнологии факультета естественных наук ТАУ совместно с доктором Ювалем Эбенштейном и профессором Фернандо Патольски химической школы факультета точных наук ТАУ задействовали бионанотехнологии, чтобы получить полный спектр цветов из одного гибкого слоя пикселей — в отличие от нескольких жестких слоев, составляющих современные экраны.

По словам профессора Газита, полученный материал очень легкий, органический и экологически чистый. В то же время он позволяет получать такой же диапазон цветов, который на данный момент обеспечивают только многослойные системы. Использование только одного слоя сведет к минимуму издержки производства, что в свою очередь приведет к снижению цен для потребителей.

В ходе исследования были проверены различные комбинации пептидов: короткие белковые фрагменты со встроенными элементами ДНК, которые способствуют самосборке уникальной молекулярной структуры. Пептиды и ДНК — одни из самых основных строительных блоков всего живого: каждая клетка любой формы жизни состоит из таких блоков. Биотехнологи использовали эти элементы для создания новых материалов со свойствами, которые недоступны для неорганических материалов, таких как пластик и металл.

Над пептидной нанотехнологией ученые работали более десяти лет, но область нанотехнологий ДНК  довольно увлекательна и разнообразна. В данном исследовании внимание было сосредоточено на ПНК — пептидо-нуклеиновой кислоте — синтетической гибридной молекуле пептидов и ДНК, разработаны и синтезированы различные последовательности ПНК, а также нанометровые структуры из них.

Используя методы электронной микроскопии и рентгеновской кристаллографии, исследователи обнаружили, что три из синтезированных ими молекул способны самособираться за несколько минут в упорядоченные структуры. Структура напоминала естественную форму двойной спирали ДНК, но также проявляла пептидные свойства. Таким образом, удалось создать уникальную молекулярную структуру, обусловливающую двойственность нового материала.

Следующим этапом было тестирование способности структур связываться с ДНК-специфичными флуоресцентными красителями. Однако в ходе эксперимента выяснилось, что образец без добавления красителя также способен флуоресцировать, что доказывает склонность к флуоресценции структуры самой по себе. Были найдены структуры для получения свечения во всем видимом диапазоне, что выгодно отличает их от других флуоресцентных материалов, которые светятся только одним определенным цветом. Кроме того, свечение наблюдалось при наложении электрического тока, что делает находку ученых идеальным кандидатом для оптико-электронных устройств.