Il DNA può fare di più che dirigere il modo in cui i corpi sono stati creati, può anche dirigere la composizione di molti tipi di materiali, secondo un nuovo studio dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.

Il ricercatore di Argonne Byeongdu Lee e i suoi colleghi della Northwestern University hanno scoperto che i filamenti di DNA possono agire come una sorta di "velcro" nanoscopico che lega insieme diverse nanoparticelle. "In genere è difficile controllare con precisione l'assemblaggio di questi tipi di nanostrutture, " ha detto Lee. "Utilizzando il DNA, stiamo prendendo in prestito il potere della natura."

L'effetto "velcro" del DNA è causato dalle "estremità appiccicose" della molecola, " che sono regioni di nucleotidi spaiati - i mattoni del DNA - che sono suscettibili di legarsi chimicamente ai loro partner della coppia di basi, proprio come nei nostri geni. Quando regioni sufficientemente simili si toccano, i legami chimici formano un reticolo rigido. Scienziati e ingegneri ritengono che queste complesse nanostrutture abbiano il potenziale per formare la base di nuove plastiche, elettronica e combustibili.

Nel 2008, Lee e i suoi colleghi hanno attaccato il DNA a nanoparticelle sferiche fatte d'oro, sperando di controllare il modo in cui le particelle si dispongono in modo compatto, cristalli ordinati. Questo processo è chiamato "impaccamento delle nanoparticelle", " e Lee credeva che applicando il DNA alle nanoparticelle, poteva controllare come si sono impacchettati insieme. "È stato dimostrato che i materiali confezionati in modo diverso, anche se realizzati con la stessa sostanza, mostrano proprietà fisiche e chimiche notevolmente diverse, " ha detto Lee.

Mentre l'esperimento del 2008 ha mostrato che il DNA sembrava controllare quell'istanza di impacchettamento di nanosfere, non era noto se l'effetto si sarebbe verificato con diverse geometrie delle nanoparticelle. L'esperimento più recente ha esaminato diverse forme di nanoparticelle per determinare se i loro contorni influissero sul modo in cui si impacchettavano.

Secondo Lee, le nanoparticelle sferiche nell'esperimento precedente tendevano a disporsi in uno dei due tipi separati di cristalli cubici:un cubo a facce centrate (un semplice cubo con nanosfere a ciascun vertice e altre situate al centro di ciascuna faccia) o un corpo- cubo centrato (un semplice cubo con una nanosfera aggiuntiva situata al centro del cubo stesso). Il tipo di reticolo formato dalle nanoparticelle è stato determinato dal modo in cui le "estremità adesive" attaccate alle nanoparticelle si sono accoppiate.

Nell'esperimento più recente, la forma delle particelle ha cambiato la struttura finale del materiale, ma solo nella misura in cui alterava il modo in cui le "estremità appiccicose" del DNA si attaccavano l'una all'altra. Infatti, lo studio ha mostrato che le nanoparticelle dodecaedriche (12 lati) disposte in una configurazione cubica centrata sulla faccia mentre le nanoparticelle ottaedriche (8 lati) formavano cubi centrati sul corpo, anche quando le nanoparticelle erano attaccate a identici filamenti di DNA. "Potremmo essere in grado di realizzare tutti i diversi tipi di strutture di imballaggio di nanoparticelle, ma la struttura che ne risulterà sarà sempre quella che massimizza la quantità di rilegatura, " Egli ha detto.

"La struttura cubica a facce centrate è il modo più compatto per disporre le nanoparticelle, mentre il cubo centrato sul corpo è leggermente meno compatto. Il legame al DNA è davvero la vera forza che controlla la costruzione del reticolo, " Ha aggiunto.