La tecnica dell'origami del DNA è un metodo ampiamente utilizzato per realizzare complessi, nanostrutture ancora ben definite, con applicazioni in biofisica, biologia molecolare, così come la consegna di farmaci ed enzimi. Una grande sfida, però, è stato nel raggiungere una stabilità di lunga durata nelle condizioni richieste per queste applicazioni.

Fino ad ora, la tecnica ha richiesto elevate concentrazioni di magnesio ben superiori a quelle presenti nel corpo umano.

"L'assemblaggio convenzionale di un origami del DNA richiede livelli di magnesio facilmente 10-30 volte superiori a quelli in condizioni fisiologiche normali. Con il nostro metodo, possiamo scendere al di sotto di un millesimo della concentrazione minima di magnesio precedentemente riportata, " afferma il professore a contratto Veikko Linko dell'Università di Aalto, che ha co-diretto lo studio con il Dr. Adrian Keller dell'Università di Paderborn.

La chiave del metodo di scambio delicato del tampone sviluppato dai ricercatori è rimuovere in modo efficiente gli ioni liberi dalla soluzione tampone, ma non tutto il magnesio residuo dalle nanostrutture. Ricerche precedenti hanno identificato bassi livelli di magnesio come uno dei parametri più critici che riducono la stabilità degli origami del DNA nei terreni di coltura cellulare.

"Abbiamo scoperto - abbastanza sorprendentemente - che solo Tris e acqua pura hanno funzionato bene con bassi livelli di magnesio per tutti i tipi di strutture, " spiega Linko.

Tris è un componente comune delle soluzioni tampone utilizzate, Per esempio, nelle applicazioni biochimiche. I risultati mostrano che i tamponi a base di fosfato con una concentrazione sufficientemente elevata di sodio o potassio possono anche stabilizzare gli origami del DNA.

Lo studio ha studiato la stabilità di strutture quasi unidimensionali, oggetti di origami di DNA bidimensionali e tridimensionali. Le nanostrutture ottenute utilizzando la tecnica hanno mostrato una forte integrità strutturale, mantenuti anche per lunghi periodi.

"Possiamo conservare le strutture in condizioni di basso contenuto di magnesio per settimane e persino mesi senza vedere alcun difetto strutturale. Questi risultati potrebbero aprire la strada a una pletora di usi biomedici che in precedenza erano ritenuti impossibili, come ad esempio i fluorofori e molti enzimi sono sensibili ai livelli di magnesio, " immagina Linko.

I ricercatori hanno inoltre osservato che più le eliche nei loro oggetti di DNA erano strettamente impacchettate, tanto più erano sensibili all'ambiente in condizioni di basso contenuto di magnesio. Ciò suggerisce che la stabilità dell'origami del DNA può essere migliorata attraverso l'ottimizzazione della procedura di progettazione.