Verso nanomateriali a base di DNA

Sebbene gli specialisti di biotecnologie abbiano usato per qualche tempo il DNA per produrre forme e molecole controllate, il processo ha avuto una forte accelerazione nel 2010 con la dimostrazione degli “origami di DNA”. Gli scienziati hanno dimostrato che potrebbero “graffettare” piccole sequenze per controllare il complesso ripiegamento secondo un design molecolare predefinito.

Malgrado il suo strabiliante ruolo in natura, l’impiego del DNA in nanotecnologia e nanoingegneria è stato limitato perché non conduce l’elettricità. La nanoingegneria del DNA sta ora entrando in una nuova fase, con la possibilità di conferire proprietà come la conduttività per rendere le molecole realmente utili nelle applicazioni nanotecnologiche.

Gli scienziati che lavorano al progetto FUNDNAMAT (“Functional DNA-based nanomaterials using metal-mediated self-assembly processes”), finanziato dall’UE, si sono basati sulla tecnica degli origami di DNA, ormai ben consolidata. Utilizzando il DNA come impalcatura, si sono concentrati sulla creazione di nanofili metallici conduttori.

La tecnica di FUNDNAMAT sfrutta frammenti metallici ben progettati con un’unità monomerica basata su un pirrolo, struttura anellare eterociclica comunemente usata in chimica farmaceutica. I frammenti sono programmati per interagire in specifiche posizioni di una molecola di DNA a singolo filamento, come nella tecnica degli origami di DNA. Il DNA agisce così come modello per l’autoassemblaggio.

I membri del team sono riusciti a dimostrare il corretto assemblaggio dei frammenti metallici lungo la molecola di DNA a filamento singolo. La metodologia dimostrata è attualmente in fase di perfezionamento. Il prossimo passo sarà formare un ibrido DNA-polimero su misura che conduca l’elettricità: un filo metallico conduttore basato sul DNA per applicazioni in nanotecnologia.

Gli origami di DNA hanno reso possibile formare polimeri più complicati in modo più rapido ed efficace. FUNDNAMAT ha aperto la strada all’impiego di queste molecole come scaffold che possono essere funzionalizzati per fornire caratteristiche come la conduttività, facendo da apripista all’integrazione in dispositivi in nano-scala.