Cómo crear nanojaulas, es decir., objetos robustos y estables con huecos regulares y propiedades ajustables? Los segmentos cortos de moléculas de ADN son candidatos perfectos para el diseño controlable de nuevas estructuras complejas. Físicos de la Universidad de Viena, la Universidad Técnica de Viena, el Centro de Investigación Jülich en Alemania y la Universidad de Cornell en los EE. UU., investigó metodologías para sintetizar dendrímeros basados ​​en ADN en el laboratorio y predecir su comportamiento utilizando simulaciones por computadora detalladas. Sus resultados se publican en Nanoescala .

Las nanocajas son construcciones moleculares muy interesantes, desde el punto de vista tanto de la ciencia fundamental como de sus posibles aplicaciones. Las cavidades de estos objetos de tamaño nanométrico se pueden emplear como portadores de moléculas más pequeñas, que es de importancia crítica en medicina para la administración de fármacos o genes en organismos vivos. Esta idea reunió a investigadores de diversos campos interdisciplinarios que han estado investigando los dendrímeros como candidatos prometedores para la creación de tales nanoportadores. Su arquitectura similar a un árbol y su crecimiento escalonado con unidades repetidas auto-similares dan como resultado dendrímeros que contienen cavidades, objetos huecos con diseño controlable. Sin embargo, décadas de investigación han demostrado que una gran cantidad de diferentes tipos de dendrímeros experimentan un pliegue hacia atrás de las ramas externas con el crecimiento de las generaciones de dendrímeros, dando lugar a una mayor densidad de componentes en el interior de la molécula. El efecto de plegado hacia atrás se mejora con la adición de sal en la solución, por el cual los dendrímeros flexibles sufren una reducción significativa, convirtiéndose en objetos compactos sin espacios huecos en su interior.

El equipo de colaboradores estuvo formado por Nataša Adžić y Christos Likos (Universidad de Viena), Clemens Jochum y Gerhard Kahl (TU Wien), Emmanuel Stiakakis (Jülich) así como Thomas Derrien y Dan Luo (Cornell). Los investigadores encontraron una manera de crear dendrímeros lo suficientemente rígidos como para evitar que los brazos externos se plieguen hacia atrás incluso en el caso de generaciones de alta ramificación. conservando huecos regulares en su interior. Es más, sus nuevas macromoléculas se caracterizan por una notable resistencia a la sal añadida:demostraron que la morfología y las características conformacionales de estos sistemas no se ven afectadas incluso tras la adición de sal incluso en concentraciones elevadas. Las nanojaulas que crearon, en el laboratorio y estudiados computacionalmente son dendrímeros basados ​​en ADN, o así llamado, ADN de tipo dendrímero (DL-ADN). El bloque de construcción del que están compuestos es una unidad de ADN de doble hebra en forma de Y, una estructura de tres brazos que consta de ADN bicatenario (ds-ADN), formado a través de la hibridación de tres cadenas de ADN monocatenarias (ss-ADN), cada uno de los cuales tiene secuencias parcialmente complementarias a los otros dos. Cada brazo está formado por 13 pares de bases y un extremo adhesivo de una sola hebra con cuatro nucleobases que actúa como pegamento. Mientras que un solo ADN-Y corresponde a la primera generación de dendrímeros, la unión de otros elementos de ADN-Y produce ADN-DL de generaciones superiores. El dendrímero resultante es un ensamblaje macromolecular cargado y hueco con arquitectura arbórea. Debido a la rigidez del dsDNA, las ramas del DL-ADN son rígidas de modo que toda la molécula es rígida. Dado que el ADN está cargado, la repulsión electrostática aumenta la rigidez de la molécula.

DL-DNA molecules have been assembled in the laboratory by the Jülich and Cornell partners with remarkable control and sub-nanometer precision through programmable sticky-end cohesions. Their step-wise growth is highly controllable, unidirectional and non-reversible. This property is of high importance, as it has been shown that DNA-based dendrimers have been envisioned to play a promising role in developing nanoscale-barcodes, DNA-based vaccine technologies, as well as a structural probes involving multiplexed molecular sensing processes. Tamaños shapes as well as additional conformational details invisible to the experimentalists, such as the size of voids and the degree of branches back-folding, have been analyzed by computer simulations in Vienna. To describe the complex structure of DNA units, the group used a simple monomer-resolved model with interactions carefully chosen to mimic the equilibrium properties of DNA in physiological solution. The excellent agreement obtained between experiments and simulations for the dendrimer characteristics validates the theoretical models employed and paves the way for further investigation of the nanocages' properties and their applications as functional and smart nanocarriers and as building blocks for  engineering biocompatible artificial materials.