较小的金纳米粒子在fs激光脉冲光学加热过程中更有效地释放DNA
David A Hastman1, Eunkeu Oh2, Joseph S Melinger3
1Center for Bio/Molecular Science and Engineering, U.S. Naval Research Laboratory Code 6900, Washington, DC, 20375, USA.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|September 26, 2023
概括
较小的金纳米粒子 (AuNPs) 在激光照射下意外地加速DNA释放. 这表明直接的能量传输,而不仅仅是热量,是DNA变质的关键,挑战了以前的理论.
科学领域:
- 纳米技术纳米技术
- 生物物理学的生物物理.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 等离子金纳米粒子 (AuNPs) 用于激光诱导的热应用.
- 了解纳米粒子尺寸效应对于优化这些应用至关重要.
- 氧核酸热释放是各种生物技术中的一个关键过程.
研究的目的:
- 为了研究金纳米颗粒大小对寡核酸热释放率的影响.
- 为了确定驱动DNA化在秒激光照射下的主要机制.
- 调和实验发现与有关AuNP加热的理论预测.
主要方法:
- 五秒钟 (fs) 脉冲激光照射单链寡核酸.
- 使用不同尺寸的等离子金纳米粒子 (AuNPs) 作为热源.
- 有控制的实验改变了脉冲能量流动,AuNP度,DNA加载密度和离AuNP表面的距离.
主要成果:
- 较小的AuNP (25 nm) 与较大的AuNP (50-60 nm) 相比,显示出更快的双链DNA (dsDNA) 变性率.
- 这一发现在受控实验条件下仍然存在.
- 结果与理论预测相矛盾,即更大的AuNP会产生更大的溶液加热和更快的DNA释放.
结论:
- 在AuNPs周围的溶液温度升高可能不仅仅是控制fs激光脉冲下的dsDNA变性.
- 从AuNP到DNA的直接能量传输,通过声子-声子合,可能发挥着重要作用.
- 这种直接能量转移的效率随着AuNP大小的减少而增加.
