Una collaborazione internazionale che include ricercatori del NIST Center for Nanoscale Science and Technology e dell'Universidad San Francisco de Quito, L'Ecuador ha fabbricato una nanofibra autoassemblata da un blocco costitutivo del DNA che contiene sia DNA duplex (a due filamenti) che quadruplex (a quattro filamenti). Questo lavoro è un primo passo verso la creazione di nuove strutture strutturalmente eterogenee (quadruplex/duplex), ancora controllabile, materiali a base di DNA che mostrano nuove proprietà adatte all'autoassemblaggio dal basso verso l'alto per la nanofabbricazione, compresa l'auto-organizzazione di entrambi i materiali inorganici (nanoparticelle) e componenti di elettronica molecolare.

Le nuove nanofibre sono costruite da precursori del DNA duplex che prima formano DNA quadruplex in presenza di ioni potassio e poi si collegano insieme per formare una fibra. I quadruplex di DNA sono strutture insolite che possono formarsi da sequenze di DNA ricche di nucleotide guanina. Ogni filamento nel precursore del DNA duplex contiene una corsa interna di otto guanine, che crea una regione di disallineamenti guanina-guanina, più un segmento che si estende oltre la regione duplex per creare una sporgenza a filamento singolo. Quando vengono aggiunti ioni potassio, i precursori duplex si autoassemblano in strutture quadruplex, e poi in fibre duplex/quadruplex. Queste fibre sono state rilevate in massa utilizzando la spettrometria di massa elettrospray e l'elettroforesi su gel. L'analisi della singola molecola mediante microscopia a forza atomica ha rivelato lunghezze delle fibre comprese tra 250 nm e 2000 nm. Poiché l'interazione tra quattro filamenti di DNA avviene in alcuni segmenti di fibre, le strutture finali sembrano essere più rigide delle strutture a base di DNA costruite da subunità solo duplex. Questa maggiore rigidità dovrebbe portare a una migliore modellazione del DNA per le applicazioni delle nanotecnologie. A differenza degli origami del DNA e delle strutture a tessere di DNA che si basano esclusivamente sul DNA duplex, i ricercatori ritengono che, variando la sequenza delle subunità duplex e quadruplex, alla fine saranno in grado di creare elementi costitutivi del DNA che rimangono intatti a temperature che vanno dalla temperatura ambiente a 100 ºC.

Secondo Veronika Szalai, responsabile del progetto CNST, questo lavoro consentirà la futura integrazione con altri metodi di autoassemblaggio programmabili come l'origami del DNA, così come con altri componenti di nanomateriali come punti quantici, per creare nuovi nanomateriali a base biologica multifunzionali.