Doppia elica del DNA. Credito:dominio pubblico
I ricercatori dell'Università del Texas ad Austin hanno sviluppato una macchina su nanoscala fatta di DNA che può camminare in modo casuale in qualsiasi direzione su superfici irregolari. Le applicazioni future di un simile DNA walker potrebbero includere un rilevatore di cancro che potrebbe vagare per il corpo umano alla ricerca di cellule cancerose e contrassegnarle per l'imaging medico o il targeting dei farmaci.
Lo studio dei ricercatori Cheulhee Jung, Peter B. Allen e Andrew Ellington, pubblicato questa settimana sulla rivista Nanotecnologia della natura , sviluppato macchine del DNA che erano in grado di camminare, non programmato e in direzioni diverse, su una superficie rivestita di DNA. In precedenza, i camminatori di nanoparticelle erano in grado di camminare solo su percorsi uni e bidimensionali precisi e programmati. Questo deambulatore era in grado di muovere 36 passi, e il suo movimento in modo casuale è diverso dal movimento visto in altri studi.
"Questo è un importante passo avanti nello sviluppo di macchine per acidi nucleici su scala nanometrica che possono agire autonomamente in una varietà di condizioni, compreso nel corpo, " ha detto Ellington, professore nel Dipartimento di Bioscienze Molecolari e membro dell'UT Center for Systems and Synthetic Biology. "La nanotecnologia del DNA è particolarmente interessante perché esplora il mondo dei "computer di materia, 'dove i calcoli (incluso il camminare) sono effettuati da oggetti fisici, piuttosto che da navette elettroniche o magnetiche. I camminatori del DNA possono eventualmente consentire alle cellule protettive di camminare sulla superficie degli organi, calcola costantemente se è presente un cancro."
Applicazioni pratiche più immediate possono includere il dispiegamento del DNA walker nel corpo in modo che possa amplificare i segnali delle cellule tumorali per renderle più facilmente identificabili e mirate dai medici. Potrebbero esserci anche implicazioni per la futura fornitura di terapie su scala nanometrica.
Sebbene possa essere una lunga marcia dalla diagnosi del cancro alla cura, "Tutte le scoperte iniziano con piccoli passi. Solo in questo caso, sono i passi di un camminatore del DNA, ", ha detto il coautore Jung.
Il deambulatore è costituito da un unico pezzo di DNA con due gambe collegate da un busto. Come un umano, si muove mettendo una gamba in avanti, poi sollevando l'altra gamba e mettendola in avanti. Il deambulatore decide in modo autonomo e casuale dove appoggiare la gamba su ogni gradino. Lo studio ha dimostrato che mentre la macchina su scala nanometrica camminava, non è passato due volte sulla stessa area.