DNA:sta rakentaja saa inspiraationsa luonnosta

Professori Anton Kuzyk, mitä tutkit ja miksi?
Molekyylibiofysiikan apulaisprofessorina tutkin DNA:ta erittäin pienen mittakaavan rakennusmateriaalina. Siten pystymme tekemään rakenteita, jotka eivät muuten olisi mahdollisia ja joilla on ominaisuuksia, jotka voivat olla hyödyllisiä esimerkiksi biomittauksen, optiikan ja biomimetiikan sovelluksissa.

Nykyään nanotiede ja nanoteknologia herättävät paljon kiinnostusta. Usein inspiraatio tulee luonnosta, koska elävät solut voivat rakentaa monimutkaisia toiminnallisia nanorakenteita erittäin tarkasti ja täsmällisesti.  Tutkijat haluavat ymmärtää miten se tapahtuu luonnossa ja jäljitellä sitä keinotekoisten, ihmisten tekemien järjestelmien luomisessa. Näin voisimme valmistaa nanorakenteita, materiaaleja ja kokonaisia uusia järjestelmiä, joilla on uusia ominaisuuksia.

Miten valmistus nanomittakaavassa tapahtuu? Yksi keino on hyödyntää DNA:n itsejärjestäytymistä. Siinä huolellisesti suunnitellut DNA-molekyylit punoutuvat täysin itsenäisesti yhteen monimutkaisiksi muodoiksi ja rakenteiksi. Tavoitteenamme on hyödyntää DNA:n itsejärjestäytymistä rakennustekniikkana.  

Miten sinusta tuli tutkija?
Oikeastaan sattumalta. Lähdin mukaan tutkimustyöhön jo suorittaessani kandidaatin tutkintoani Kiovassa. Suoritin sitten maisterin ja tohtorin tutkintoni Jyväskylässä. Valmistuin tohtoriksi vuonna 2009, jolloin oli paljon helpompaa saada mielenkiintoinen tohtoritason tutkijan paikka kuin työpaikka teollisuudessa. Niinpä yksi asia johti toiseen, ja useiden eri paikoissa vietettyjen postdoc-kausien jälkeen päädyin Tenure Track -uralle Aalto-yliopistossa.

Mitkä ovat olleet urasi kohokohtia?
Ensimmäisellä postdoc-kaudellani Münchenin teknillisessä yliopistossa tutkimusryhmämme onnistui hyödyntämään DNA:n itsejärjestäytymistä ja rakentamaan kiraalisen plasmonisen nanorakenteen, jolla oli uusia optisia ominaisuuksia. Tämä osoitti DNA-nanoteknologian voiman välineenä, jolla ohjataan nanohiukkasten järjestäytymistä materiaaleiksi, joilla on toivotunlaiset sähköiset tai magneettiset ominaisuudet. Työ julkaistiin Nature-lehdessä vuonna 2012 ja on sen jälkeen saanut satoja viittauksia. Myös toisella postdoc-kaudellani Max Planck -instituutissa (Stuttgartissa) toteutimme metallinanohiukkasten DNA-pohjaisen järjestäytymisen nanorakenteiksi sellaisilla ominaisuuksilla, joihin voidaan vaikuttaa hallitusti ulkoisilla ärsykkeillä, esimerkiksi valolla, pH:lla tai lisäämällä kemikaalia.

Nyt Aalto-yliopistossa tutkin sitä, miten kyseiset tulokset saadaan muutettua hyödyllisiksi toiminnoiksi. Kuten totesin, vastaukset voivat johtaa hyödyllisiin sovelluksiin.

Mikä on tutkijan tärkein ominaisuus?
Uteliaisuus on tietysti tärkein liikkeelle paneva voima. Tutkijana voin valita suunnan, johon haluan mennä. Silti, koska tutkimukseni on usean alueen rajalla, hyödyn tiimityöskentelystä, jossa saan täydentävää asiantuntemusta eri alojen tutkijoilta ja yhteistyökumppaneilta eri puolilta maailmaa.

Mitä odotat tulevaisuudelta?
Seuraavan viiden vuoden ajan keskityn biomittaukseen ja ikään kuin alhaalta ylöspäin tapahtuvaan nanovalmistukseen. Pitkän aikavälin tavoitteenani on luoda laboratorio, jonne ihmiset haluavat tulla tekemään töitä yhdessä – tekemään asioita, joista myös he ovat innostuneita!