Nel campo emergente della biologia sintetica, gli ingegneri usano mattoni biologici, come frammenti di DNA, per costruire nuove tecnologie. Una delle sfide chiave nel campo è trovare un modo per sintetizzare rapidamente ed economicamente i filamenti di DNA desiderati. Ora gli scienziati della Duke University hanno fabbricato un chip di DNA riutilizzabile che può aiutare a risolvere questo problema fungendo da modello da cui è possibile fotocopiare più lotti di blocchi di DNA. I ricercatori hanno utilizzato il dispositivo per creare filamenti di DNA che hanno poi piegato in strutture uniche su nanoscala. Presenteranno i loro risultati al Simposio AVS, tenutasi dal 30 ottobre al 4 novembre a Nashville, Tennessee.
Sono stati sviluppati molti metodi diversi di sintesi del DNA, ma ogni metodo ha i suoi svantaggi. Sintesi di massa del DNA, che utilizza colonne separate per ospitare le reazioni, può produrre grandi quantità di materiale, ma è costoso e limitato nel numero di diverse sequenze di DNA che può creare. I ricercatori del Duca, al contrario, ha usato una testina di stampa a getto d'inchiostro per depositare piccole goccioline di sostanze chimiche sopra un chip di plastica, costruire gradualmente filamenti di DNA di lunghezza e composizione miste sulla superficie. Il team ha quindi utilizzato un processo di fotocopiatura biologica per raccogliere il DNA dal chip. Con grande sorpresa dei ricercatori, hanno scoperto che potevano riutilizzare il chip per raccogliere più lotti di DNA. "Abbiamo scoperto di avere un chip di DNA "immortale" nelle nostre mani, "dice Ishtiaq Saaem, un ricercatore di ingegneria biomedica alla Duke e membro del team. "Essenzialmente, siamo stati in grado di eseguire il processo di copia biologica per rilasciare materiale dal chip decine di volte. Il processo sembra funzionare anche utilizzando un chip che abbiamo realizzato, Usato, conservato a -20C per un po', e portato fuori e usato di nuovo."
Dopo aver rilasciato il DNA dal chip, il team lo ha "cucinato" insieme a un pezzo di lungo DNA virale. "Nel processo di cottura, il DNA virale è graffato nella forma desiderata dal DNA più piccolo derivato dal chip, " spiega Saaem. Uno dei primi esempi di origami del DNA del team era una forma rettangolare con un triangolo attaccato su un lato, che i ricercatori hanno soprannominato una "nano-casa". La struttura potrebbe essere utilizzata per orientare spazialmente materiali organici e inorganici, fungere da impalcatura per la consegna dei farmaci, o agire come un righello su scala nanometrica, Saaem dice.
Andando avanti, il team intende produrre strutture di DNA più grandi, testando anche il limite di quanto spesso il loro chip può essere riutilizzato. A breve termine, la ricerca ha applicazioni nel posizionamento spaziale di biomolecole, come proteine, per scopi di ricerca. Lungo termine, potrebbe persino trasformare la tecnologia dell'informazione:"Non sarei sorpreso se questa metodologia venisse utilizzata per fabbricare la prossima generazione di microprocessori in grado di spingere ulteriormente la legge di Moore, " dice Saem.
