DNA Engineered Noble Metal Nanoparticles: Fundamentals and State-of-the-Art of Nanobiotechnology

علاقه فزاینده ای به استفاده از نانوذرات اصلاح شده با DNA، ویروس، پپتید و پروتئین برای طراحی منطقی مواد کاربردی نانوساختار و استفاده از آنها در کاربردهای حسگر زیستی وجود دارد. چالش کنترل سازمان‌دهی مولکول‌های زیستی روی نانوذرات و در عین حال حفظ فعالیت بیولوژیکی آن‌ها به‌عنوان روش‌های شیمیایی و ژن درمانی بالقوه است. این مزدوج‌های نانوذرات/زیست مولکول‌های فلزی نجیب خواص خاصی دارند و بنابراین مواد جذابی برای نانوتکنولوژی در بیوشیمی و پزشکی هستند.

در این کتاب، نویسنده به بررسی کار انجام‌شده با DNA پرداخته است. ساختار و عملکرد، برهمکنش‌های بین DNA، نانوذرات فلز نجیب، عوامل فعال سطحی، حلال‌ها و سایر افزودنی‌ها. توجه ویژه ای به این موضوع می شود که چگونه طول زنجیره DNA و ترکیب DNA بر تعامل و ساختار نانوکانژوگه ها و نانوساختارهای تشکیل شده تأثیر می گذارد. همچنین پیشرفت‌های اخیر در تهیه، تعیین خصوصیات و کاربردهای نانوذرات فلز نجیب که با آپتامرها و الیگومرهای DNA کونژوگه شده‌اند، مورد بحث قرار گرفته است. مزایا و معایب نانوذرات عامل‌دار شده از طریق حالت‌های تشخیص مختلف، از جمله رنگ‌سنجی، فلورسانس، الکتروشیمی، SPR، و طیف‌سنجی جرمی برای تشخیص مولکول‌های کوچک و مولکول‌های زیستی برجسته شده‌اند. نانوذرات فلز نجیب عاملدار شده برای آنالیت‌ها انتخابی و حساس هستند و پتانسیل بزرگ خود را در حس زیستی نشان می‌دهند. علاوه بر این، این کتاب پیشرفت‌های اخیر در زمینه نانوساختارهای مصنوعی مبتنی بر نانوذرات فلز نجیب DNA را مرور می‌کند، یعنی آماده‌سازی، خواص جمعی و کاربردهای نانوساختارهای مختلف مبتنی بر DNA نیز شرح داده شده است.

There is a growing interest in the use of nanoparticles modified with DNAs, viruses, peptides and proteins for the rational design of nanostructured functional materials and their use in biosensor applications. The  challenge is to control the organization of biomolecules on nanoparticles while retaining their biological activity as  potential chemical and gene therapeutics. These noble metal nanoparticles/biomolecules conjugates have specific properties and therefore they are attractive materials for nanotechnology in biochemistry and  medicine.

In this book, the author review work performed dealing with the DNA structure and functionalities, interactions between DNA, noble metal nanoparticles, surface active agents, solvents and other additives. Particular attention is given to how the DNA’s chain length and the DNA conformation affect the interaction and structure of the nanoconjugates and nanostructures that are formed. Also discussed are the recent advances in the preparation, characterization, and applications of noble metal nanoparticles that are conjugated with DNA aptamers and oligomers. The advantages and disadvantages of functionalized nanoparticles through various detection modes are highlighted, including colorimetry, fluorescence, electrochemistry, SPR, and, mass spectrometry for the detection of small molecules and biomolecules. The functionalized noble metal nanoparticles are selective and sensitive for the analytes, showing their great potential in biosensing. Furthermore, this book reviews recent progress in the area of DNA-noble metal nanoparticles based artificial nanostructures, that is, the preparation, collective properties, and applications of various DNA-based nanostructures are also described.