I ricercatori dell'Università di Montreal hanno creato un termometro a DNA programmabile che è 20, 000 volte più piccolo di un capello umano. Questo progresso scientifico riportato questa settimana sulla rivista Nano lettere può aiutare in modo significativo la nostra comprensione delle nanotecnologie naturali e progettate dall'uomo, consentendo di misurare la temperatura su scala nanometrica.

Oltre 60 anni fa, i ricercatori hanno scoperto che le molecole di DNA che codificano le nostre informazioni genetiche possono svilupparsi quando vengono riscaldate. "Negli ultimi anni, i biochimici hanno anche scoperto che le biomolecole come le proteine ​​o l'RNA (una molecola simile al DNA) sono impiegate come nanotermometri negli organismi viventi e segnalano la variazione di temperatura piegandosi o dispiegandosi, ", afferma l'autore senior Prof. Alexis Vallée-Bélisle. "Ispirato da quei nanotermometri naturali, che in genere sono 20, 000 volte più piccolo di un capello umano, abbiamo creato varie strutture di DNA che possono piegarsi e dispiegarsi a temperature specificatamente definite".

Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo del DNA per progettare termometri molecolari è che la chimica del DNA è relativamente semplice e programmabile. "Il DNA è costituito da quattro diverse molecole monomeriche chiamate nucleotidi:il nucleotide A si lega debolmente al nucleotide T, considerando che il nucleotide C si lega fortemente al nucleotide G, " spiega David Gareau, primo autore dello studio. "Utilizzando queste semplici regole di progettazione siamo in grado di creare strutture di DNA che si piegano e si dispiegano a una temperatura specificatamente desiderata". "Aggiungendo reporter ottici a queste strutture di DNA, possiamo quindi creare termometri larghi 5 nm che producono un segnale facilmente rilevabile in funzione della temperatura, " aggiunge Arnaud Desrosiers, coautore di questo studio.

Questi termometri su scala nanometrica aprono molte strade entusiasmanti nel campo emergente della nanotecnologia, e potrebbe anche aiutarci a comprendere meglio la biologia molecolare. "Ci sono ancora molte domande senza risposta in biologia, " aggiunge il prof. Vallée-Bélisle, "Per esempio, sappiamo che la temperatura all'interno del corpo umano è mantenuta a 37° C, ma non abbiamo idea se ci sia una grande variazione di temperatura su scala nanometrica all'interno di ogni singola cellula." Una domanda attualmente oggetto di indagine da parte del team di ricerca è determinare se le nanomacchine e i nanomotori sviluppati dalla natura in milioni di anni di evoluzione si surriscaldino anche quando funzionano a tasso elevato. "Nel prossimo futuro, prevediamo anche che questi nanotermometri basati sul DNA possano essere implementati in dispositivi elettronici per monitorare la variazione di temperatura locale su scala nanometrica, " conclude il prof. Vallée-Bélisle.