Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard han creado más de 100 nanoestructuras tridimensionales (3D) utilizando bloques de construcción de ADN que funcionan como ladrillos Lego®, un avance importante con respecto a las estructuras bidimensionales (2D) del mismo equipo. construido hace unos meses.

En efecto, el avance significa que los investigadores simplemente pasaron de poder construir una pared plana de Legos®, a construir una casa. El nuevo método presentado como artículo de investigación de portada en la edición del 30 de noviembre de Ciencias , es el siguiente paso hacia el uso de nanotecnologías de ADN para aplicaciones más sofisticadas que nunca antes, como los dispositivos médicos "inteligentes" que dirigen los medicamentos de forma selectiva a los sitios de la enfermedad, sondas de imagen programables, plantillas para organizar con precisión materiales inorgánicos en la fabricación de circuitos de computadora de próxima generación, y más.

La técnica de nanofabricación, llamado "autoensamblaje de bloques de ADN, "utiliza corto, hebras sintéticas de ADN que funcionan como ladrillos Lego® entrelazados. Aprovecha la capacidad de programar el ADN para que se forme en formas prediseñadas gracias a la "receta" subyacente de los pares de bases de ADN:A (adenosina) solo se une a T (timina) y C (citosina) solo se une a G (guanina).

A principios de este año, el equipo de Wyss informó en Naturaleza cómo podían crear una colección de formas 2D apilando un bloque de ADN (42 bases de largo) sobre otro.

Pero hay un "giro" en el nuevo método necesario para construir en 3D.

El truco consiste en comenzar con un bloque de ADN aún más pequeño (32 bases de longitud), que cambia la orientación de cada par de ladrillos emparejados a un ángulo de 90 grados, dando a cada dos Legos® una forma 3D. De este modo, el equipo puede usar estos ladrillos para construir "out" además de "up, "y eventualmente formar estructuras 3D, como un cubo sólido de 25 nanómetros que contiene cientos de ladrillos. El cubo se convierte en un "lienzo molecular" de ADN "maestro"; en este caso, el lienzo estaba compuesto por 1000 de los llamados "vóxeles, "que corresponden a ocho pares de bases y miden alrededor de 2,5 nanómetros de tamaño, lo que significa que esta es la arquitectura en su forma más pequeña.

El lienzo maestro es donde entra la modularidad:simplemente seleccionando subconjuntos de ladrillos de ADN específicos de la gran estructura cúbica, el equipo construyó 102 estructuras 3D con sofisticadas características de superficie, así como intrincados túneles y cavidades interiores.

"Este es un sencillo método versátil y robusto, "dice Peng Yin, Doctor., Miembro principal de la facultad de Wyss y autor principal del estudio.

Otro método utilizado para construir estructuras 3D, llamado origami de ADN, es más difícil de usar para crear formas complejas, Yin dijo:porque se basa en una hebra larga de "andamio" de ADN que se pliega para interactuar con cientos de hebras "básicas" más cortas, y cada nueva forma requiere una nueva estrategia de enrutamiento de andamio y, por lo tanto, nuevas grapas. A diferencia de, el método de ladrillos de ADN no utiliza ninguna hebra de andamio y, por lo tanto, tiene una arquitectura modular; cada ladrillo se puede agregar o quitar de forma independiente.

"Nos estamos moviendo a la velocidad del rayo en nuestra capacidad de idear formas cada vez más poderosas de utilizar moléculas de ADN biocompatibles como bloques de construcción estructurales para la nanotecnología". que podría tener un gran valor para aplicaciones médicas y no médicas, "dice el director fundador del Instituto Wyss, Don Ingber, MARYLAND., Doctor.