Una colaboración internacional que incluye a investigadores del Centro NIST de Ciencia y Tecnología a Nanoescala y la Universidad San Francisco de Quito, Ecuador ha fabricado una nanofibra autoensamblada a partir de un bloque de construcción de ADN que contiene ADN dúplex (dos hebras) y cuádruple (cuatro hebras). Este trabajo es un primer paso hacia la creación de nuevas estructuras heterogéneas (cuádruplex / dúplex), pero controlable, Materiales basados ​​en ADN que exhiben propiedades novedosas adecuadas para el autoensamblaje de abajo hacia arriba para nanofabricación, incluida la autoorganización de materiales inorgánicos (nanopartículas) y componentes electrónicos moleculares.

Las nuevas nanofibras se construyen a partir de precursores de ADN dúplex que primero forman ADN cuádruple en presencia de iones de potasio y luego se conectan para formar una fibra. Los cuadruplex de ADN son estructuras inusuales que pueden formarse a partir de secuencias de ADN ricas en nucleótidos guanina. Cada hebra del precursor de ADN dúplex contiene una serie interna de ocho guaninas, que crea una región de desajustes guanina-guanina, más un segmento que se extiende más allá de la región dúplex para crear un voladizo monocatenario. Cuando se agregan iones de potasio, los precursores dúplex se autoensamblan en estructuras cuádruples, y luego en fibras dúplex / cuádruplex. Estas fibras se detectaron a granel mediante espectrometría de masas por electropulverización y electroforesis en gel. El análisis de una sola molécula utilizando microscopía de fuerza atómica reveló longitudes de fibra que van desde 250 nm a 2000 nm. Debido a que la interacción entre cuatro hebras de ADN tiene lugar en algunos segmentos de fibra, las estructuras finales parecen ser más rígidas que las estructuras basadas en ADN construidas a partir de subunidades de solo dúplex. Este aumento de rigidez debería conducir a un mejor patrón de ADN para aplicaciones de nanotecnología. En contraste con el origami de ADN y las estructuras de mosaico de ADN que se basan únicamente en ADN dúplex, los investigadores creen que al variar la secuencia de las subunidades dúplex y cuádruplex, finalmente podrán crear bloques de construcción de ADN que permanecen intactos a temperaturas que van desde la temperatura ambiente hasta los 100 ºC.

Según la líder del proyecto CNST, Veronika Szalai, este trabajo permitirá la integración futura con otros métodos de autoensamblaje programables como el origami de ADN, así como con otros componentes nanomateriales como puntos cuánticos, para crear nuevos nanomateriales multifuncionales de base biológica.