Un dispositivo costituito da un singolo filamento di DNA è in grado di muoversi autonomamente su una superficie per spostare molecole in siti prestabiliti. In futuro questo robot nanoscopico potrebbe trovare numerose applicazioni, per esempio nella nanomedicina.
Illustrazione del robot a DNA tra molecole da riconoscere e trasportare.
Muoversi autonomamente su una superficie, prendere molecole e portarle verso un sito predefinito. È quello che riesce a fare una nuova macchina nanoscopica, costituita da un singolo filamento di DNA, realizzata da Lulu Qian e colleghi del California Institute of Technology, e descritta su “Science”.
Il DNA è una molecola ideale per questo tipo di realizzazioni: ha infatti proprietà fisiche che sono note e programmabili. Un singolo filamento di DNA è infatti costituito solo da sequenze di quattro molecole, legate tra loro come in una collana di perle, chiamate adenina, guanina, citosina e timina.
Il nuovo dispositivo di dimensioni nanoscopiche è costituito da tre unità elementari che potrebbero essere usate per assemblare un robot a DNA: una “zampa” con due “piedi” per camminare, e una “mano” per prendere il carico, e un segmento che può riconoscere uno specifico punto di scarico e un segnale da inviare alla mano per rilasciare il suo carico. Ciascuno di questi componenti è costituito solo da pochi nucleotidi a singolo filamento di DNA.
Nella sperimentazione descritta su “Science”, la macchina molecolare ha esplorato una superficie, ha individuato sei diverse molecole e le ha poi trasportate in due zone distinte: la marcatura a fluorescenza ha dimostrato che il robot a DNA è riuscito a terminare il compito assegnato in 24 ore. Il processo è complessivamente lento, dunque, ma ha il vantaggio di usare una quantità di energia estremamente bassa.
In linea di principio, questi blocchi modulari potrebbero essere assemblati in molti diversi modi per svolgere compiti differenti: un robot a DNA con molteplici mani potrebbe per esempio trasportare più molecole simultaneamente. Ma le possibili applicazioni potrebbero essere quasi illimitate.
“Non sviluppiamo robot a DNA per applicazioni specifiche: il nostro laboratorio è concentrato a sviluppare dispositivi a scopo generico”, ha spiegato Qian. “Tuttavia, la mia speranza è che altri ricercatori possano sfruttare questi risultati per nuove e affascinanti applicazioni, come l’uso di robot aggregati a formare una sorta di fabbrica nanoscopica per la sintesi di farmaci, che potrebbero essere rilasciati all’interno del corpo umano solo in risposta a uno specifico segnale liberato nel flusso sanguigno o nelle cellule”.
“Il principale progresso segnato dallo studio è nella metodologia di progettazione di semplici dispositivi a DNA che lavorano in parallelo per svolgere compiti non banali”, ha sottolineato John Reif, della Duke University a Durham, in un articolo di commento pubblicato sempre su “Science”. “Molte affascinanti applicazioni emergenti, per esempio nel campo della nanomedicina, potrebbero fare uso di questi dispositivi a DNA posti in parallelo”.
Fonte: http://www.lescienze.it