(Phys.org) — I ricercatori hanno creato un nuovo tipo di motore molecolare fatto di DNA e ne hanno dimostrato il potenziale utilizzandolo per trasportare una nanoparticella lungo la lunghezza di un nanotubo di carbonio.

Il design è stato ispirato da motori biologici naturali che si sono evoluti per svolgere compiti specifici critici per la funzione delle cellule, disse Jong Hyun Choi, un assistente professore di ingegneria meccanica della Purdue University.

Mentre i motori biologici sono fatti di proteine, i ricercatori stanno cercando di creare motori sintetici basati sul DNA, i materiali genetici nelle cellule che consistono in una sequenza di quattro basi chimiche:adenina, guanina, citosina e timina. Il meccanismo di deambulazione dei motori sintetici è molto più lento della mobilità dei motori naturali. Però, i motori naturali non possono essere controllati, e non funzionano al di fuori del loro ambiente naturale, considerando che i motori basati sul DNA sono più stabili e potrebbero essere accesi e spenti, disse Choi.

"Siamo nelle primissime fasi dello sviluppo di questo tipo di motori molecolari sintetici, " Egli ha detto.

Nuovi risultati sono stati dettagliati in un documento di ricerca pubblicato questo mese sulla rivista Nanotecnologia della natura .

Nei prossimi decenni, tali motori molecolari potrebbero trovare impiego nella somministrazione di farmaci, produzione e lavorazione chimica.

Il nuovo motore ha un nucleo e due bracci fatti di DNA, uno sopra e uno sotto il nucleo. Mentre si muove lungo una pista di nanotubi di carbonio, raccoglie continuamente energia da filamenti di RNA, molecole vitali per una varietà di ruoli nelle cellule viventi e nei virus.

Il Nanotecnologia della natura documento è stato scritto da studenti laureati Tae-Gon Cha, Jing Pan e Haorong Chen; l'ex studentessa Janette Salgado; studente laureato Xiang Li; Chengde Mao, un professore di chimica; e Choi.

"I nostri motori estraggono energia chimica dalle molecole di RNA decorate sui nanotubi e usano quell'energia per alimentare la camminata autonoma lungo la pista dei nanotubi di carbonio, " disse Choi.

Il nucleo è costituito da un enzima che scinde parte di un filamento di RNA. Dopo la scissione, il braccio superiore del DNA si sposta in avanti, legame con il successivo filamento di RNA, e poi segue il resto del DNA. Il processo si ripete fino a raggiungere la fine della traccia dei nanotubi.

I ricercatori hanno utilizzato il motore per spostare le nanoparticelle di disolfuro di cadmio lungo la lunghezza di un nanotubo. La nanoparticella ha un diametro di circa 4 nanometri.

I ricercatori hanno combinato due sistemi di imaging fluorescente per documentare il movimento del motore, uno nello spettro visibile e l'altro nel vicino infrarosso. La nanoparticella è fluorescente nella luce visibile ei nanotubi sono fluorescenti nel vicino infrarosso.

Il motore ha impiegato circa 20 ore per raggiungere la fine del nanotubo, che era lungo diversi micron, ma il processo potrebbe essere accelerato cambiando temperatura e pH, una misura di acidità.