Un equipo de investigación dirigido por el fallecido profesor Liang Haojun del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei en la Microescala de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha desarrollado una estrategia sencilla mediada por entalpía para controlar con precisión la replicación y el ensamblaje catalítico del ADN. -coloides funcionalizados de forma dependiente del tiempo, facilitando la creación de nanomateriales ordenados a gran escala. El estudio fue publicado en Angewandte Chemie International Edition .
La replicación de información es una característica fundamental de la naturaleza, y los ácidos nucleicos desempeñan un papel crucial en los sistemas biológicos. Sin embargo, la creación de sistemas sintéticos que puedan producir nanomateriales ordenados tridimensionalmente a gran escala utilizando nanoestructuras autorreplicantes sigue siendo un desafío formidable.
Los sistemas artificiales autorreplicantes existentes a menudo no alcanzan el ensamblaje programable en nanoestructuras sofisticadas, lo que limita sus funciones y aplicaciones potenciales.
El equipo de investigación ideó una solución innovadora para superar los desafíos existentes. Aprovechando el poder de la especificidad del ADN y los principios de la nanotecnología dinámica del ADN, han establecido un sistema de plantilla que incluye semillas coloidales funcionalizadas con ADN.
Estas semillas se combinaron con un subsistema programado de circuito de desplazamiento de hebras de ADN simplificado, que fue diseñado para producir copias coloidales funcionalizadas con ADN. Este sistema funcionó a temperatura ambiente, eliminando la necesidad de procesos complejos y potencialmente dañinos a alta temperatura.
La innovación clave residió en el uso de un sistema de interacción dependiente del tiempo que controlaba la replicación y el ensamblaje catalítico de equivalentes atómicos programables (PAE). Los PAE, que consisten en núcleos coloidales funcionalizados con ADN, fueron capaces de reconocer y unir cadenas de ADN complementarias a través de un proceso conocido como reacciones de desplazamiento de hebras mediadas por puntos de apoyo (TMSD).
Esto permitió la liberación controlada de catalizadores del sistema plantilla, lo que a su vez inició la replicación de semillas de PAE y el ensamblaje de copias de PAE en estructuras de superred.
A través del ensamblaje programado del ADN, las copias inactivas de PAE adquirieron gradualmente los mismos extremos pegajosos que las semillas de PAE, lo que facilitó la replicación y el posterior ensamblaje en superredes ordenadas. Es importante destacar que el sistema demostró una precisión notable al reconocer y transmitir información de la plantilla durante el proceso de replicación, lo que garantiza la fidelidad en la reproducción de estructuras de superred.
El estudio abre vías para la construcción de materiales superredes coloidales tridimensionales, complejos, programables y de gran escala, que podrían encontrar aplicaciones en campos que van desde la ciencia de los materiales hasta la biotecnología.
Más información: Xiaoyun Sun et al, Programación de supercristales utilizando coloides replicables funcionalizados con ADN, Edición internacional Angewandte Chemie (2024). DOI:10.1002/anie.202403492
Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China
