(PhysOrg.com) -- Negli ultimi anni, gli scienziati hanno iniziato a sfruttare il potente macchinario molecolare del DNA per costruire strutture artificiali su scala nanometrica utilizzando la capacità naturale di coppie di molecole di DNA di assemblarsi in strutture complesse. Tale "origami del DNA, ” sviluppato per la prima volta al California Institute of Technology, potrebbe fornire un mezzo per assemblare nanostrutture complesse come dispositivi a semiconduttore, sensori e sistemi di somministrazione dei farmaci, dal basso verso l'alto.

Mentre la maggior parte dei ricercatori nel campo sta lavorando per dimostrare cosa è possibile, gli scienziati del National Institute of Standards and Technology (NIST) stanno cercando di determinare cosa sia pratico.

Secondo il ricercatore del NIST Alex Liddle, è un po' come costruire con i LEGO:alcuni modelli consentono ai blocchi di adattarsi perfettamente e aderire saldamente, altri no.

“Se la tecnologia sarà davvero utile, devi capire come funziona, "dice Liddle. “Abbiamo determinato quali sono alcuni dei fattori critici per il caso specifico di assemblaggio di nanostrutture utilizzando un modello di DNA-origami e abbiamo dimostrato come la progettazione corretta delle nanostrutture desiderate sia essenziale per ottenere una buona resa, in movimento, speriamo, la tecnologia un passo avanti.”

Nell'origami del DNA, i ricercatori depongono un lungo filo di DNA e attaccano "graffette" composte da filamenti complementari che si legano per far piegare il DNA in varie forme, compresi i rettangoli, quadrati e triangoli. Le forme fungono da modello su cui è possibile attaccare oggetti su scala nanometrica come nanoparticelle e punti quantici utilizzando stringhe di molecole di collegamento.

I ricercatori del NIST hanno misurato la velocità con cui le strutture su scala nanometrica possono essere assemblate utilizzando questa tecnica, quanto è preciso il processo di assemblaggio, quanto vicini possono essere distanziati, e la forza dei legami tra le nanoparticelle e il modello di origami di DNA.

Quello che hanno scoperto è che una struttura semplice, quattro punti quantici agli angoli di un rettangolo di origami di 70 nanometri per 100 nanometri, richiede fino a 24 ore per l'autoassemblaggio con un tasso di errore di circa il 5%.

Altri modelli che posizionavano tre e quattro punti in una linea al centro del modello di origami erano sempre più soggetti a errori. Rivestire i puntini in biomateriali, una necessità per allegarli al modello, aumenta il loro diametro effettivo. Un diametro effettivo più ampio (circa 20 nanometri) limita la vicinanza dei punti e aumenta anche la loro tendenza a interferire l'uno con l'altro durante l'autoassemblaggio, portando a tassi di errore più elevati e a una minore forza di adesione. Questa tendenza è stata particolarmente pronunciata per i modelli a quattro punti.

“Nel complesso, pensiamo che questo processo sia utile per costruire strutture per applicazioni biologiche come sensori e somministrazione di farmaci, ma potrebbe essere un po' una forzatura se applicato alla produzione di dispositivi a semiconduttore:le distanze non possono essere rese abbastanza piccole e il tasso di errore è semplicemente troppo alto, "dice Liddle.