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    Una comune sostanza chimica potrebbe essere la chiave per costruire nanomateriali di DNA a tripla elica
    Una sostanza chimica che protegge il cloro della piscina dalla luce solare potrebbe aiutare a creare nanomateriali costituiti da DNA. Buda Mendes/Getty Images

    L'acido cianurico è una di quelle molte sostanze chimiche di cui non hai mai sentito parlare ma che svolgono compiti noiosi ma utili per rendere possibile il nostro stile di vita moderno. Nel caso di questa sostanza chimica, chiamata anche CYA, il suo lavoro quotidiano è impedire che il cloro nelle piscine, che uccide i germi, venga distrutto dai raggi ultravioletti del sole. Tutto ciò di cui hai bisogno per mantenere la tua piscina in giardino sicura e sana è una concentrazione molto piccola di CYA, non più di 60-80 parti per milione. Probabilmente non ti rendi nemmeno conto che lo stai mettendo in acqua, poiché molti in polvere, i trattamenti al cloro in compresse e stick includono CYA nella miscela.

    Ma ora, ricercatori della McGill University del Canada potrebbero aver trovato un esotico, uso all'avanguardia per CYA, uno che improvvisamente potrebbe renderlo una sostanza chimica molto più importante. In un recente articolo sulla rivista Nature Chemistry, gli scienziati spiegano in dettaglio come CYA può essere utilizzato per convincere l'acido desossiribonucleico, o DNA - la massiccia molecola che immagazzina le informazioni genetiche nelle nostre cellule - formando una tripla elica, una struttura che è drammaticamente diversa dalla solita doppia elica del DNA.

    Questo sviluppo potrebbe essere enorme, in un modo incredibilmente minuscolo. Potrebbe consentire ai ricercatori di creare nuovi tipi di assemblaggi di DNA, compresi quelli che incorporano nuove lettere nell'alfabeto genetico, e crearne di nuovi con nuove proprietà. Questi nanomateriali di DNA potrebbero essere usati per costruire ogni sorta di cose, dal tessuto umano sintetico ai minuscoli dispositivi per la somministrazione di farmaci all'interno del corpo.

    L'unione di brevi filamenti di DNA utilizzando la piccola molecola di acido cianurico (CYA) porta alla formazione di un motivo a rosetta unico e di una struttura a tripla elica. Nicole Avakyan

    Hanadi Sleiman, un nanoscienziato del DNA presso la McGill e autore senior dello studio, afferma che il nuovo processo potrebbe essere utilizzato con altre sostanze chimiche simili per dimensioni molecolari a CYA.

    "Questa è la prima volta che è stato dimostrato che una piccola molecola induce l'assemblaggio di filamenti di DNA in un nuovo materiale mediante legame a idrogeno, " dice via e-mail. "Usando il principio che abbiamo introdotto in questo documento, possiamo usare molte altre piccole molecole per indurre il DNA a formare una varietà di nuovi biomateriali".

    Steven Maguire, un ricercatore del programma di ricerca SNO+ della Queens University che non era coinvolto nello studio, spiega, "Costruendo sezioni personalizzate di DNA, i ricercatori possono programmarli per costruire strutture molto piccole, simile al modo in cui il DNA viene utilizzato per costruire le proteine ​​nelle cellule viventi".

    Secondo Maguire, il processo sviluppato dal team di Sleiman fornisce una soluzione a uno dei maggiori problemi nel campo nascente. "I limiti degli attuali nonomateriali del DNA sono che non si ramificano:è come cercare di costruire qualcosa con Tinkertoys, ma avendo solo connettori a 180 gradi, " dice. "Utilizzare questo nuovo metodo 'stella' ti consente di costruire in direzioni diverse anziché solo in linea retta, e consente ai ricercatori di costruire strutture sempre più varie. Sembra una svolta piuttosto importante nel campo".

    Il nuovo processo ha richiesto otto anni di lavoro. Tutto è iniziato quando Sleiman ha detto ad altri scienziati nel suo laboratorio che CYA potrebbe essere una buona sostanza chimica con cui sperimentare, perché la molecola ha tre facce con le stesse caratteristiche di legame della timina, la T nell'alfabeto del DNA che include anche l'adenina, guanina e citosina (A, G e C, rispettivamente).

    "Il mio studente Faisal Aldaye l'ha provato all'epoca, e tornò dicendomi che aveva osservato fibre molto lunghe e abbondanti al microscopio a forza atomica, " dice Sleiman. "Tuttavia, ci sono voluti otto anni e il coinvolgimento di tre dottorandi, un post-doc e un collaboratore alla Queen's University per capire finalmente la struttura interna di queste fibre. Si scopre che le fibre sono costituite da triple eliche di poliadenine, e ogni livello all'interno dell'elica è un esametrico, rosetta a forma di fiore di unità di adenina e acido cianurico. Questo è il tempo più lungo che ci è voluto per pubblicare un documento dalla scoperta iniziale".

    Un altro motivo per cui CYA è promettente per la costruzione di nanostrutture di DNA perché è economico e ha una bassa tossicità. Rigoberto Advincula, un professore nel dipartimento di scienze e ingegneria macromolecolare presso la Case Western Reserve University, ha anche salutato il nuovo processo come "un importante progresso". Dice via e-mail che tra l'altro, le strutture in nanofibre create dal processo possono essere utilizzate per ingegnerizzare un tessuto più biocompatibile con la persona che lo riceverebbe in un trapianto.

    Ora è interessante

    Gli scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno utilizzato filamenti di DNA in fasci per costruire minuscole gabbie per intrappolare e organizzare le nanoparticelle, in un modo che imita la struttura cristallina del diamante.

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