Nanomateriały na bazie DNA

Mimo że od pewnego czasu biotechnolodzy używali DNA do produkcji molekuł o zadanych kształtach, proces ten został wyraźnie przyspieszony w 2010 roku z pojawieniem się "DNA origami". Naukowcy pokazali, że potrafią "podpiąć" małe sekwencje w danym miejsce w celu kontrolowania odkształcania kompleksu według opracowanego projektu.

Pomimo jego niewiarygodnej roli w naturze, użycie DNA w nanotechnologii i nanoinżynierii jest ograniczone, ponieważ nie przewodzi ono elektryczności. Nanoinżynieria DNA wchodzi obecnie w nową fazę, w której możliwe staje się nadawanie cech takich jak przewodnictwo, aby uczynić molekuły prawdziwie użytecznymi w zastosowaniach nanotechnologii.

Naukowcy pracujący nad finansowanym przez UE projektem "Functional DNA-based nanomaterials using metal-mediated self-assembly processes" (FUNDNAMAT) stworzyli nową dobrze zaprojektowaną technikę DNA origami. Używając DNA jako rusztowania, skupili się na stworzeniu przewodzących nanoprzewodów.

Technika projektu FUNDNAMAT wykorzystuje zaprojektowane drobiny metali wraz z jednostką monomeryczną na bazie pirolu, który ma strukturę pierścienia heterocyklicznego i jest powszechnie używany w chemii farmaceutycznej. Fragmenty są zaprogramowane do oddziaływania w specyficznych miejscach jednoniciowej molekuły DNA tak jak w technice DNA origami. DNA zachowuje się więc jak szablon do samoistnego składania się.

Członkowie zespołu z powodzeniem zespolili fragmenty metalu z jednoniciową molekułą DNA. Ta metoda o udowodnionej skuteczności jest obecnie optymalizowana. Następnym krokiem będzie utworzenie zindywidualizowanych hybryd DNA–polimer, które przewodzą elektryczność, tj. nanoprzewodów na bazie DNA do zastosowań w nanotechnologii.

Technika DNA origami stwarza możliwość formowania skomplikowanych polimerów z DNA szybciej i bardziej efektywnie. Projekt FUNDNAMAT otworzył możliwości stosowania tych molekuł jako rusztowań, które mogą być funkcjonalizowane w sposób nadający im przewodnictwo, co z kolei przekłada się na możliwe zastosowania w nanourządzeniach.