(Phys.org) — Il padre fondatore della nanotecnologia del DNA, un campo che crea minuscoli blocchi geometrici da filamenti di DNA, è recentemente arrivato allo SLAC per avere una nuova visione di queste creazioni utilizzando potenti impulsi laser a raggi X.

Per decenni, Nadrian C. "Ned" Seeman, professore di chimica alla New York University, ha studiato modi per assemblare filamenti di DNA in forme geometriche e cristalli 3-D con applicazioni in biologia, bioinformatica e nanorobotica.

Ha detto che l'esperimento condotto dal 7 all'11 febbraio presso la Linac Coherent Light Source di SLAC ha permesso al suo team per la prima volta di studiare le strutture del DNA usando cristalli più piccoli in soluzione a temperatura ambiente.

Vogliono scoprire se possono analizzare più precisamente la struttura dei loro campioni in questo stato naturale, poiché il loro lavoro precedente si basava su più grandi, campioni congelati e il processo di congelamento possono danneggiare le strutture del DNA.

"Penso che otterremo dei risultati piuttosto entusiasmanti, " Seeman ha detto durante l'ultimo turno dell'esperimento LCLS del team. "Sono molto eccitato da tutto ciò che ho visto finora".

I cristalli di DNA sono stati sospesi in un fluido e fatti scorrere lungo il percorso dell'ultraluminoso, impulsi laser a raggi X LCLS ultracorti. I rilevatori hanno catturato immagini, noti come modelli di diffrazione, prodotto quando la luce dei raggi X ha colpito i cristalli. La tecnica è nota come nanocristallografia a raggi X.

Sebastien Boutet dello SLAC, uno scienziato degli strumenti presso il dipartimento di imaging a raggi X coerente di LCLS, ha detto che i cristalli di DNA utilizzati nell'esperimento misuravano fino a circa 2-5 micron, o 2-5 millesimi di millimetro, in misura. I cristalli erano in gran parte triangolari e sono stati autoassemblati da oggetti di DNA 3-D, formando un reticolo ordinato. Il primo esperimento del suo genere alla LCLS ha comportato "molte prove ed errori per trovare il modo ideale per preparare i campioni, " disse Boutet.

Le strutture ingegnerizzate sfruttano l'accoppiamento chimico naturale del DNA per legare insieme piccoli filamenti di DNA. Le strutture risultanti possono essere utilizzate per costruire minuscole scatole meccaniche e robot programmabili per colpire le malattie, Per esempio.

I ricercatori possono anche utilizzare l'ingegneria del DNA come piattaforma per studiare altre molecole, come proteine, che sono importanti per la ricerca sulle malattie e lo sviluppo di farmaci ma sono difficili da cristallizzare, che li rende difficili da visualizzare.

Quando queste proteine ​​sono attaccate a un'impalcatura di DNA, come il sale che ricopre un pretzel, i modelli che formano possono aiutare gli scienziati ad analizzare la loro struttura.

"L'obiettivo. il gol, in definitiva, è essere in grado di usare questo reticolo come veicolo di cristallizzazione per cose che potrebbero non cristallizzarsi così facilmente, "Seeman ha detto, "e anche per controllare la materia, generalmente, su scala nanometrica".

La capacità di formare un reticolo di filamenti di DNA, accoppiato con il ruolo fondamentale che il DNA svolge come mezzo di memorizzazione dei dati biologici, ha anche generato la ricerca nel calcolo basato sul DNA, in cui la chimica e la struttura del DNA vengono manipolate per memorizzare dati ed eseguire attività di calcolo, svolgere le funzioni di dischi rigidi magnetici e chip di silicio.

"Il punto chiave del DNA è che ha informazioni:è programmabile, "Ha detto Seeman.