Fantastico, un vaso origami DNA! Ma ha anche applicazioni utili

Un nuovo algoritmo può progettare complesse strutture su scala nanometrica, incluso un vaso molecolare. Usa una tecnica chiamata “DNA origami”, in cui le molecole di DNA fungono da materiale da costruzione. La tecnica era già ampiamente utilizzata nella nanotecnologia, ma i ricercatori hanno ora automatizzato il processo di progettazione per creare strutture ancora più complesse di quelle che gli umani possono fare manualmente. il studiare pubblicato su una rivista scientifica Gli scienziati progrediscono.

Il campo di ricerca dell’origami del DNA è stato presentato al mondo in questo secolo con un senso dell’umorismo. Giornale scientifico Natura metterne uno nel 2006 faccina in copertina, nel DNA. Il famoso studiare hanno mostrato come il DNA si adatta alla nanotecnologia: le lettere, o nucleotidi che compongono il DNA, naturalmente si incastrano perfettamente. Quindi i chimici hanno incollato, tagliato e piegato pezzi di DNA con eccezionale precisione per creare ogni forma bidimensionale immaginabile. Questa esposizione chimica muscolare è continuata per qualche tempo, anche a Gioconda molecolare è stato ricostruito.

Forme con molte curve

Tuttavia, la tecnologia non era illimitata. Poiché i ricercatori di nanotecnologia hanno cercato di creare strutture tridimensionali sempre più complesse, la struttura risultante si è spesso rivelata meno stabile. Questo è spesso il caso di forme spaziali vuote o forme con molte curve e convessità.

Ma un nuovo algoritmo semplifica la progettazione, come mostrano i ricercatori. Un utente può caricare una forma nel software e il programma elabora un piano dettagliato per crearla. Può creare forme chiuse, cave e curve incollando insieme tutti i tipi di strati di DNA a forma di anello. Quindi calcola dove sono necessarie le connessioni incrociate tra gli anelli del DNA, in modo da creare un insieme più forte. Poi arriva il risultato finale: un elenco di ingredienti di vari frammenti di DNA, che cadranno automaticamente nella forma desiderata in una provetta.

In pratica, i ricercatori lo hanno provato con una serie di “vasi” su scala nanometrica di diverse forme. In effetti, il programma di progettazione produce un nanovaso più stabile di quanto un essere umano potrebbe manualmente. Ciò è principalmente dovuto al fatto che non molto va storto quando si stabiliscono connessioni incrociate tra anelli di DNA. Con le forme curve, è difficile prevedere quanto spazio ci sarà tra gli anelli, quindi un pezzo di DNA di collegamento non sempre si inserisce nel mezzo. L’algoritmo è in grado di prevedere meglio la dimensione dei pezzi di collegamento tra gli anelli di DNA.

Una certa maturità

Il campo di ricerca dell’origami del DNA ha ormai raggiunto una certa maturità, e sta diventando sempre più chiaro il motivo per cui le strutture molecolari possono essere utili. Ad esempio, i farmaci che si degradano troppo facilmente nel corpo possono essere trasportati nel posto giusto in una nanoscatola vuota e sigillata all’interno del corpo. Questo è il motivo per cui ci sono sempre più ricercatori che non conoscono l’origami del DNA che vogliono utilizzare la tecnica.

Il nuovo studio offre opportunità per questo, afferma il nanotecnologo e coautore Raghu Pradeep Narayanan. “Le nanostrutture del DNA sono ora accessibili ad altri ricercatori. Questo era il pezzo mancante del puzzle: l’automazione aveva già avuto successo per altre strutture bidimensionali e tridimensionali, ma ora anche per forme curve tridimensionali. Ciò rende la nanotecnologia del DNA adatta per fornire farmaci al corpo o per produrre nanoparticelle da utilizzare in celle solari, analisi mediche e altre applicazioni.