Keajaiban sejati dari partikel mengendalikan dengan DNA dan cahaya

Bárbara Malheiros mempertahankan tesis PhD -nya di Departemen Teknik dan Kimia Kimia pada 3 Juli. Dia sekarang bekerja sebagai manajer proyek di Kantor Dukungan Penelitian (RSO).
Penelitian adalah bagian dari DNA Barbara Malheiros. Sebagai bagian dari penelitian PhD -nya, ia menempatkan DNA di permukaan partikel kecil untuk membantu mereka tetap bersatu. Partikel -partikel semacam itu dapat digunakan dalam apa yang disebut bahan pintar – yang merupakan bahan yang merakit diri menjadi struktur yang disesuaikan untuk kemungkinan digunakan dalam ilmu material dan nanoteknologi. Dan setelah perjalanan PhD -nya, dia sekarang membantu orang lain dalam perjalanan penelitian mereka dalam tim kantor dukungan penelitian di TU/E.
DNA adalah 'Kode Kehidupan' dan berisi informasi yang membuat Anda. Jika Anda bertanya kepada seorang ilmuwan di mana Anda akan menemukan DNA, hampir semua akan mengatakan di dalam inti sel biologis.
Namun, beberapa peneliti seperti Bárbara Malheiros akan memberi tahu Anda bahwa DNA bukan hanya untuk genetika dan bahwa DNA di luar partikel kecil yang dikenal sebagai koloid dapat mempengaruhi bagaimana koloid berinteraksi satu sama lain.
DNA dapat memiliki pengaruh besar pada bagaimana suatu partikel berperilaku.
Barbara Malheiros
Koloid yang dilapisi DNA seperti itu dapat mengikat satu sama lain, menanggapi perubahan di lingkungan mereka, dan bahkan bergerak ketika terpapar cahaya. Dan inilah yang dikerjakan Malheiros sebagai bagian dari penelitian PhD -nya.
“DNA dapat memiliki pengaruh besar pada bagaimana suatu partikel berperilaku,” kata Malheiros. “Itu tergantung pada seberapa banyak DNA yang ada pada permukaan partikel, bagaimana didistribusikan di permukaan, dan jenis DNA apa yang terjadi.”
Pilihan sintetis
Setelah mendengar partikel yang dilapisi dalam DNA, satu pertanyaan yang mungkin dimiliki beberapa orang untuk Malheiros adalah 'apa sumber DNA' '. Yakinlah, DNA tidak berasal dari entitas yang hidup.
“Saya menggunakan DNA sintetis, yang dibeli dari perusahaan. Kadang -kadang, kita harus mencoba beberapa urutan DNA sampai kita menemukan satu yang cocok untuk tujuan kita. Namun, dalam kebanyakan kasus, itu adalah DNA yang telah bekerja dalam penelitian sebelumnya,” kata Malheiros.
Sejarah yang dilapisi DNA
Partikel yang dilapisi DNA telah dipelajari selama sekitar 70 tahun hingga saat ini. Menggunakan pendekatan dari klik kimia (topik yang memenangkan Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 2022), untaian DNA dapat dilampirkan pada berbagai partikel kecil, seperti koloid.
“Ketika seni melampirkan DNA ke partikel dikembangkan, hal -hal menarik mulai terjadi. Partikel -partikel yang dilapisi DNA ini akan mulai berkumpul atau tetap bersatu untuk membuat struktur – yang dapat memiliki kemungkinan menarik dalam ilmu material dan nanoteknologi,” kata Malheiros.
Ketika seni melampirkan DNA ke partikel dikembangkan, hal -hal yang menarik mulai terjadi.
Barbara Malheiros
Dalam tesisnya, Malheiros membandingkan dua cara berbeda untuk melampirkan DNA dengan partikel. Salah satunya adalah klik kimia, sedangkan yang kedua adalah pendekatan pengikatan protein yang dikenal sebagai biotin-streptavidin (BSP). “Meskipun kedua pendekatan itu berhasil menempatkan DNA pada partikel, mereka membentuk struktur seperti kristal yang berbeda. Ini menunjukkan bahwa cara DNA melekat pada permukaan mempengaruhi bagaimana partikel berinteraksi satu sama lain sesudahnya.”
Aplikasi Cerdas
Begitu Malheiros mencari cara untuk menempelkan DNA pada partikel koloid, dia ingin tahu bagaimana partikel -partikel itu terjebak bersama ketika terpapar berbagai jenis cahaya.
“Saya menggunakan cahaya biru dan UV dalam penelitian saya. Untuk membuat DNA bereaksi terhadap cahaya, saya menambahkan molekul khusus yang disebut azobenzene. Molekul ini berubah bentuk dalam cahaya yang berbeda, dan ini dapat mengubah cara partikel tetap bersatu.”
Partikel-partikel yang peka terhadap cahaya ini dapat memiliki aplikasi material pintar di masa depan, terutama dalam fotonik. “Anda dapat menggunakan partikel yang dilapisi DNA yang sama untuk membuat dua struktur yang sama sekali berbeda tergantung pada jenis cahaya yang diterangi pada partikel. Ini dapat menyebabkan perangkat fotonik yang dirancang khusus yang hanya bekerja dalam kondisi pencahayaan tertentu dan dapat digunakan di perangkat komputasi di masa depan,” tambah Malheiros.

Ditambahkan ke itu, partikel koloid dapat digunakan biosensing untuk meningkatkan diagnosis penyakit. “Koloid dapat menempel pada biomarker pada konsentrasi rendah dan membantu mengurangi waktu untuk diagnosis penyakit seperti kanker.”
Duduk, menonton, menunggu
Tentu saja, Malheiros ingin melihat koloid yang dilapisi DNA beraksi saat mereka terjebak untuk membentuk struktur. Ini dimungkinkan dengan mikroskop optik dan confocal.
“Dalam mikroskop optik, saya hanya bisa melihat proses perakitan terjadi dan itu menyebabkan agregat besar dalam ukuran 50 dan 100 mikrometer. Dengan mikroskop confocal, saya bisa mengikuti partikel individu dan merekam proses perakitan secara langsung – yang sangat berguna ketika datang untuk memahami dinamika perakitan.”
Gairah Malheiros untuk penelitiannya bersinar pada tahun 2024 ketika dia mengambil bagian dalam kompetisi pitching TU/E Talking Science.
“Itu adalah momen belajar yang luar biasa bagi saya,” kata Malheiros. “Dalam menciptakan nada saya, saya melihat dampak 'gambaran besar' dari penelitian saya dan menempatkan pekerjaan saya ke dalam perspektif yang dapat dihargai oleh audiens yang lebih luas.”
Sementara Malheiros tidak menang, keajaiban penelitiannya sedang dipamerkan ketika dia naik ke panggung. “Aku benar-benar melakukannya. Aku mengenakan kostum yang melengkapi kisahku tentang partikel yang dilapisi DNA.”
Bagi Malheiros, pengambilan besar-besaran dari kompetisi adalah pentingnya cerita dalam penelitian. “Saya meningkatkan kemampuan saya untuk menyusun kisah penelitian yang kompleks menjadi kisah yang dapat dipahami semua orang. Ini adalah keterampilan yang berguna bagi para peneliti karena kita sering diminta oleh masyarakat untuk dengan jelas berbagi mengapa uang pajak harus diinvestasikan di universitas.”
Transisi ke Dukungan Penelitian
Dengan PhD sekarang selesai, Malheiros akan tetap di TU/E sebagai manajer proyek dengan Kantor Dukungan Penelitian (RSO). Bahkan, dia sudah bekerja dalam peran baru, bahkan ketika dia selesai menulis tesis PhD -nya.
Waktu dan keterampilan manajemen proyek saya diuji, dan saya belajar banyak tentang diri saya selama beberapa bulan terakhir.
Barbara Malheiros
“Kontrak PhD saya berakhir pada bulan September tahun lalu, dan saya mulai dengan RSO pada bulan Oktober. Sejujurnya perubahan cepat. Saya baru saja menyelesaikan pekerjaan eksperimental saya, jadi itu berarti bahwa saya masih memiliki analisis dan penulisan data yang harus dilakukan. Semua ini selesai selama malam hari dan akhir pekan,” kata Malheiros. “Waktu dan keterampilan manajemen proyek saya diuji, dan saya belajar banyak tentang diri saya selama beberapa bulan terakhir.”
Menurut Malheiros, pengalamannya sebagai peneliti PhD telah terbukti sangat berharga dalam peran barunya. “Tahun -tahun PhD saya mengajari saya untuk belajar dengan cepat dan mempraktikkan hal -hal dengan cepat, yang telah penting untuk peran baru saya. Dan ketika saya bekerja dengan banyak PI dalam peran baru saya, saya sadar betapa pentingnya waktu bagi mereka dan bagaimana saya dapat membantu. Itu memberi saya rasa empati yang baik terhadap para peneliti.”
Perubahan kejutan?
Tetapi apakah perubahan kariernya mengejutkan bagi orang -orang di sekitarnya? “Untuk kolega saya di kelompok penelitian, itu mengejutkan karena mereka melihat saya sebagai peneliti masa depan. Keluarga saya senang bagi saya untuk menemukan peran yang menawarkan lebih banyak stabilitas dan kepastian. Mereka melihat betapa menuntut peran penelitian dalam hal jam kerja dan pendanaan.”
Hal -hal tidak berhenti menjadi mengasyikkan jika Anda meninggalkan penelitian.
Barbara Malheiros
Ketika Malheiros mengambil peran baru dari penelitian mendasar, saran apa yang dia miliki untuk siapa pun yang berpikir untuk mengeksplorasi sesuatu yang baru di luar penelitian?
“Ikuti hatimu. Hal -hal yang tidak berhenti bersikap mengasyikkan jika Anda meninggalkan penelitian. Ini sebaliknya – peran baru yang jauh dari penelitian mungkin apa yang Anda butuhkan untuk menemukan tujuan. Sementara di dunia akademis ada visi terbatas tentang apa yang ditawarkan peran non -penelitian, kebanyakan karena kami fokus pada jalur akademik atau pekerjaan R&D. Tetapi kami mengembangkan berbagai keterampilan selama PhD, dan mereka yang juga pantas dikembangkan untuk dikembangkan untuk dikembangkan.