Gli scienziati del Centro per l'avanzamento dell'elettronica di Dresda/TU di Dresda e dell'Università di Tokyo, guidati dal dott. Thorsten-Lars Schmidt (cfaed), hanno sviluppato un metodo per proteggere le strutture degli origami del DNA dalla decomposizione nei mezzi biologici. Questa protezione consente future applicazioni in nanomedicina o biologia cellulare.

Il posizionamento preciso delle singole molecole l'una rispetto all'altra è fondamentalmente impegnativo. La nanotecnologia del DNA consente la sintesi di oggetti di dimensioni nanometriche con forme programmabili da molti frammenti di DNA prodotti chimicamente. Uno dei metodi più utilizzati in questo campo è chiamato "DNA origami" che permette di fabbricare nanoparticelle con forme quasi arbitrarie, che sono circa mille volte più piccoli del diametro di un capello umano. Possono essere funzionalizzati sito-specificamente con una grande varietà di materiali come singole molecole proteiche, anticorpi, molecole di farmaci o nanoparticelle inorganiche. Ciò consente di posizionarli in geometrie o distanze definite con precisione nanometrica.

A causa di questo controllo unico sulla materia su scala nanometrica, Le nanostrutture del DNA sono state considerate anche per applicazioni in biologia molecolare e nanomedicina. Per esempio, possono essere utilizzati come vettori di farmaci programmabili, dispositivi diagnostici o per studiare la risposta delle cellule a molecole disposte con precisione. Però, molte di queste nanostrutture di DNA artificiale necessitano di una concentrazione di sale molto più elevata di quella dei fluidi corporei o dei tamponi di colture cellulari per mantenere la loro struttura e quindi la loro funzionalità. Inoltre, possono essere degradati rapidamente da speciali enzimi (nucleasi) presenti nei fluidi corporei come la saliva o il sangue che digeriscono il DNA estraneo. Questa instabilità limita qualsiasi applicazione biologica o medica.

Per superare questa carenza, un team guidato dal Dr. Thorsten L. Schmidt, capo del gruppo di ricerca cfaed (Technische Universität Dresden / Germania) ha rivestito diverse strutture di origami di DNA con un polimero sintetico. Questo polimero è costituito da due segmenti, un breve segmento caricato positivamente che "incolla" elettrostaticamente il polimero alla nanostruttura del DNA caricata negativamente e una lunga catena polimerica non carica che copre l'intera nanostruttura simile a una pelliccia. Nel loro studio "Block Copolymer Micellization as a Protection Strategy for DNA Origami" pubblicato in Angewandte Chemie [DOI:10.1002/anie.201608873] hanno dimostrato che tali nanostrutture di DNA ricoperte dai polimeri erano protette dalla digestione delle nucleasi e dalle condizioni di basso contenuto di sale. Inoltre hanno dimostrato che le strutture funzionalizzate con nanoparticelle possono essere protette dallo stesso meccanismo.

Questo semplice, un percorso economico e robusto per proteggere le strutture basate sul DNA potrebbe quindi consentire applicazioni in biologia e nanomedicina, dove gli origami di DNA non protetti verrebbero degradati.