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Die Verschmelzung von biologischer und nicht-biologischer Materie zur Herstellung von nanoskaligen Assemblierungen mit kontrollierbarer Bewegung und Funktion ist von großem Interesse aufgrund ihrer potenziellen Anwendung, beispielsweise in der Diagnostik und Biosensorik. Hier haben wir einen DNA-basierten Bionanoaktuator konstruiert, der über ein elektrisches Feld in reversibel kontrollierbarer Weise mit biologischer und nicht-biologischer Materie interagiert. Die Auswertung des Aktuators basiert auf bewegungsinduzierten Änderungen in der Plasmonresonanz eines an einer Goldoberfläche durch einzelsträngige DNA immobilisierten Goldnanopartikel. Die Bewegung des Goldnanopartikels und damit die konformationalen Änderungen der DNA unter variierenden elektrischen Feldern wurden mittels Dunkelfeldspektroskopie analysiert. Nach dieser grundlegenden Charakterisierung wurde ein weiterer Aktuator unter Verwendung von Haarspangen-DNA-beschichteten Goldnanopartikeln gebaut, wobei die Haarspangen-DNA diskrete Übergänge zwischen zwei spezifischen offenen Schleifen- und gefalteten Schleifen-Zuständen induzierte. Diese beiden Zustände und die Übergangs-dynamik zwischen ihnen waren im Verhalten des Aktuators deutlich sichtbar. Das demonstrierte Konzept des Nanoaktors könnte leicht auf die Inspektion von konformationalen Änderungen anderer Biomoleküle ausgeweitet werden. Darüber hinaus ermöglicht dieses Konzept weitere Möglichkeiten in Anwendungen wie der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie und der Fluoreszenzverstärkung, da die spezifische Wellenlänge der Plasmonresonanz des Aktuators durch die externe Spannung abgestimmt werden kann.
Showers et al. (Mittwoch) haben diese Frage untersucht.