Ymchwil newydd yn 'Clicio' bioleg a nanoddeunyddiau ynghyd

Mae ymchwil ym Mhrifysgol Caerdydd wedi creu pontydd moleciwlaidd rhwng nano-garbonau a phroteinau a ddylai ysbrydoli dulliau newydd o gynhyrchu deunyddiau bio-nano.

Mae ymchwil gydweithredol rhwng grŵp Dafydd Jones yn Ysgol y Biowyddorau ym Mhrifysgol Caerdydd a Phrifysgol Queen Mary wedi defnyddio peirianneg foleciwlaidd i fynd i'r afael â phroblemau wrth gyfuno nano-garbonau a phroteinau.

Ystyrir mai deunyddiau nano-garbon, fel graffin neu nanodiwbiau carbon, yw'r genhedlaeth nesaf o 'ddeunyddiau gwyrthiol' oherwydd eu priodweddau moleciwlaidd defnyddiol a all fod yn werthfawr ar gyfer nanodechnoleg. Yn yr un modd, mae proteinau'n hanfodol ym myd natur, ac yn cynnal pob proses ddefnyddiol sy'n angenrheidiol ar gyfer bywyd drwy weithredu fel nano-beiriannau.

Mae priodweddau defnyddiol proteinau a nano-garbon wedi arwain at ymdrech sylweddol i gysylltu eu priodweddau at ei gilydd drwy eu cyfuno ar lefel foleciwlaidd i gynhyrchu systemau biohybrid.

Mae'n bosibl y gellid defnyddio'r systemau newydd hyn mewn electroneg foleciwlaidd neu synwyryddion iechyd, fodd bynnag, mae cydosod y systemau hyn ar lefel foleciwlaidd wedi bod yn anodd.

Mewn ymchwil ym Mhrifysgol Caerdydd defnyddiwyd proses mewn bioleg synthetig o'r enw Cemeg Click i ddatrys y problemau hyn.

Dywedodd Dafydd Jones, o Ysgol y Biowyddorau ym Mhrifysgol Caerdydd: "Mae adeiladu'r systemau newydd hyn ar raddfa fach iawn yn gallu bod yn anodd.

"Gan fod y systemau biohybrid hyn yn gwbl newydd, mae'n debyg i geisio gosod dodrefn at ei gilydd heb gyfarwyddiadau – bydd popeth yn blith draphlith. Ond mae ein hymchwil wedi gallu mynd i'r afael â'r broblem hon drwy ddefnyddio egwyddorion peirianneg foleciwlaidd.

"Drwy ddefnyddio bioleg synthetig, fe wnaethom ail-raglennu'r côd genetig ar gyfer y proteinau i'n galluogi i gyflwyno cemeg newydd, na fyddai'n bresennol ym myd natur.

Drwy ddefnyddio'r dechneg hon, gwnaethom gysylltu proteinau â nanodiwbau carbon mewn modd un-wrth-un.  Defnyddion ni'r protein fel pont foleciwlaidd, gan gysylltu'r ddau nanodiwb at ei gilydd, gan ddefnyddio adwaith o'r enw Cemeg Click.

"Mae hyn yn ein galluogi i fanteisio ar swyddogaethau defnyddiol y nano-garbonau a'r proteinau, gan greu cymhlygion nano-biohybrid newydd y gellir eu defnyddio i greu dyfeisiau i'w defnyddio mewn electroneg foleciwlaidd, bio-ddeuodau allyrru golau, a systemau biosynhwyro hynod sensitif.

"Mae'r ymchwil hon yn gam cyffrous ymlaen yn natblygiad deunyddiau biohybrid sydd â photensial mawr i arwain at ddatblygiadau technolegol ym maes electroneg a monitro iechyd."