I ricercatori della Aalto University hanno pubblicato un articolo nel recente Tendenze nelle biotecnologie rivista. L'articolo discute come le molecole di DNA possono essere assemblate in nanostrutture su misura e complesse, e inoltre, come queste strutture possono trovare impiego in applicazioni terapeutiche e bionanotecnologiche. Nell'articolo di recensione, i ricercatori delineano le proprietà superiori delle nanostrutture di DNA, e come queste caratteristiche consentono lo sviluppo di nanomacchine biologiche efficienti per il DNA. Inoltre, queste nanostrutture di DNA forniscono nuove applicazioni in medicina molecolare, come nuovi approcci nella lotta contro il cancro. Strutture di DNA su misura potrebbero trovare cellule mirate e rilasciare il loro carico molecolare (farmaci o anticorpi) in modo selettivo in queste cellule.

"Oggi, il software e le tecniche per progettare e simulare le nanostrutture del DNA sono estremamente potenti e facili da usare, e quindi, i ricercatori possono facilmente costruire i propri oggetti di DNA per vari usi. Il grande boom nel campo della nanotecnologia strutturale del DNA è avvenuto nel 2006, quando Paul Rothemund ha introdotto una tecnica chiamata 'DNA origami'. Questo metodo è il punto di partenza per praticamente tutti gli altri approcci di progettazione semplici oggi disponibili", descrive Veikko Linko, un ricercatore post-dottorato dell'Accademia di Finlandia del Biohybrid Materials Group.

Nanostrutture di DNA versatili

La caratteristica più importante di una nanostruttura basata sul DNA è la sua modularità. Le strutture del DNA possono essere fabbricate con precisione nanometrica, e, soprattutto, altre molecole come RNA, proteine, peptidi e farmaci possono essere ancorati ad essi con la stessa risoluzione. Una precisione così elevata può essere sfruttata nella creazione di dispositivi ottici di dimensioni nanometriche, nonché piattaforme molecolari e codici a barre per varie tecniche di imaging e analisi. Per di più, i ricercatori dell'Università di Aalto e dell'Università di Jyväskylä hanno recentemente dimostrato come gli origami di DNA possono essere utilizzati nella fabbricazione efficiente di nanoparticelle metalliche di forma personalizzata che potrebbero essere utilizzate in vari campi delle scienze dei materiali.

Per la medicina molecolare, minuscoli dispositivi basati sul DNA potrebbero essere utilizzati non solo per rilevare singole molecole ma anche per modulare la segnalazione cellulare. Nel futuro prossimo, robot DNA altamente sofisticati potrebbero essere utilizzati anche nella creazione di sistemi immunitari artificiali. Un sistema basato su dispositivi DNA su misura potrebbe aiutare ad evitare trattamenti farmacologici non necessari, poiché i nanorobot a DNA programmati potrebbero rilevare vari agenti dal flusso sanguigno, e iniziare subito la battaglia contro la malattia.

Approccio innovativo per creare nanomateriali

Il gruppo di ricerca guidato dal professor Mauri Kostiainen lavora a lungo con nanostrutture di DNA, e il gruppo ha recentemente pubblicato due articoli di ricerca riguardanti le applicazioni basate sul DNA nella biotecnologia e nella medicina molecolare. I ricercatori hanno rivestito nanostrutture di DNA con proteine ​​del capside virale per migliorare significativamente il loro trasporto alle cellule umane; questo potrebbe trovare usi, ad esempio, nella somministrazione potenziata dei farmaci. Inoltre, il gruppo ha progettato un nanoreattore enzimatico modulare a base di DNA che può essere sfruttato nella diagnostica a livello di scala molecolare.