Nanoclusters são pequenos "amontoados" de alguns átomos que muitas vezes têm propriedades ópticas interessantes e podem se tornar sondas úteis para processos de imagem em áreas como biomedicina e diagnósticos. No jornal Angewandte Chemie , pesquisadores introduziram um nanoaglomerado de 16 átomos de prata estabilizado por um envoltório de fitas de DNA. Usando análise de raios-X, eles foram capazes de determinar a estrutura cristalina e identificar interações importantes dentro dela.

Em contraste com sólidos ou nanopartículas, nanoclusters, como moléculas, pode alternar entre níveis de energia discretos, absorvendo ou emitindo luz (fluorescência). Nanoclusters feitos de prata são especialmente interessantes - em particular porque eles podem apresentar uma fluorescência muito brilhante. Suas propriedades ópticas dependem fortemente do tamanho dos nanoclusters, portanto, é importante fazer clusters individuais com um número precisamente definido de átomos. Por muitos anos, cientistas têm usado fitas curtas de DNA como biocompatíveis, alternativas solúveis em água para "modelos" convencionais.

Uma equipe liderada por Tom Vosch da Universidade de Copenhagen, Dinamarca, e Jiro Kondo na Universidade Sophia, Tóquio, Japão, cristalizaram um nanocluster de exatamente 16 átomos de prata usando uma sequência de DNA de dez nucleotídeos. Os cristais magenta emitem luz no infravermelho próximo quando irradiados com luz verde, com espectros quase idênticos como um cristal ou em solução.

A análise estrutural revelou que os nanoclusters Ag16 têm um diâmetro de cerca de 7 Å e uma altura de cerca de 15 Å (1 Å é um décimo milionésimo de um milímetro). Cada nanocluster é firmemente envolvido e quase completamente protegido por duas fitas de DNA em uma conformação de ferradura. As duas fitas de DNA são ligadas principalmente por interações com os átomos de prata e, até certo ponto, por algumas ligações de hidrogênio. Surpreendentemente, nenhum dos pares de bases Watson-Crick tipicamente observados para DNA é encontrado neste caso. Adicionalmente, novas interações prata-prata foram observadas dentro do cluster.

O empacotamento dos nanoclusters de DNA-prata no cristal é promovido por várias interações, incluindo aqueles entre grupos fosfato e íons de cálcio, e empilhamento π entre nucleobases de timina vizinhas. Este último desempenha um papel importante no processo de cristalização. Adicionalmente, cátions de prata fracamente associados estão presentes no cristal; alguns formam uma ponte entre as bases do DNA, enquanto outros interagem apenas com átomos de prata dentro do núcleo dos aglomerados.

Esses novos insights podem ajudar a explicar a relação entre as propriedades estruturais e de emissão dos nanoclusters, e desenvolver um método para a síntese de monodispersão adicional, Bio-compatível, aglomerados de prata solúvel em água com características fotofísicas vantajosas para aplicações como imagens biomédicas.