Nanotecnologia

Origami de DNA cria nanoestruturas 3-D

Origami de DNA cria nanoestruturas 3-D
A construção de nanoformas fechadas, como a esfera, é particularmente interessante por abrir novas possibilidades de uso biomédico. [Imagem: Science/AAAS]

A técnica de origami de DNA também aderiu à onda 3-D.

Cientistas da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, expandiram o uso desse método de construção em nanoescala, tornando possível fabricar virtualmente qualquer formato de objeto.

A exemplo das menores alianças de casamento do mundo, essas estruturas podem ser úteis em uma ampla gama de nanomáquinas - de nanorrobôs destinados a levar medicamentos ao interior do corpo humano, até máquinas moleculares de uso mais geral.

Montagem do origami de DNA

"Nós estamos interessados em desenvolver uma estratégia para reproduzir os complexos formatos da natureza," disse Hao Yan, um dos desenvolvedores do origami de DNA 3-D.

A grande vantagem do origami de DNA é que os cientistas não precisam montar as estruturas, como se faz em macroescala - as peças montam-se sozinhas, graças às propriedades complementares dos quatro pares de base do DNA.

Quando esses nucleotídeos - chamados A, T, C e G - interagem entre si, eles se conectam de acordo com uma fórmula muito simples: A sempre se liga a T e C sempre se liga a G. As quatro letras representam os nucleotídeos Adenina, Citosina, Guanina e Timina.

No origami de DNA tradicional, os pesquisadores primeiro idealizam e desenham o formato bidimensional desejado. Esse rascunho é então preenchido usando pequenos segmentos de DNA de fita dupla, colocados paralelamente. Esses segmentos podem ser comparados aos pixels, os elementos digitais usados para criar as imagens na tela de um computador.

A seguir, pequenos segmentos de DNA de fita única são colocados sobre a estrutura, funcionando como grampos para manter o formato estável. Esses segmentos têm seus pares de base projetados de modo a se ligarem às regiões desejadas da estrutura.

Origami de DNA cria nanoestruturas 3-D
A rede de elos cruzados também pode ser projetada de forma a produzir combinações de curvaturas no plano e fora do plano - é isso o que permite a estruturação final da peça em um formato 3-D. [Imagem: Science/AAAS]

Origami de DNA 3-D

Para construir formatos tridimensionais, os pesquisadores começaram com estruturas de anéis concêntricos formados por fitas duplas de DNA. Esses anéis são unidos por meio de elos de ligação que devem ser colocados nos pontos de fechamento dos anéis, evitando que o DNA se estenda.

Outros elos de ligação devem ser cuidadosamente posicionados de acordo com o formato final do objeto que se deseja construir.

Variando o número de nucleotídeos dos elos cruzados e sua posição, é possível combinar elementos com ângulos agudos e arredondados à forma básica 2-D.

Essa rede de elos cruzados também pode ser projetada de forma a produzir combinações de curvaturas no plano e fora do plano - é isso o que permite a estruturação final da peça em um formato 3-D.

Nanoesfera de DNA

A construção de nanoformas fechadas, como a esfera, é particularmente interessante por abrir novas possibilidades de uso biomédico.

Atualmente, os pesquisadores usam nanopartículas - os chamados carreadores - que têm que ser construídas de forma a conter os medicamentos em seu interior e moléculas de ligação em seu exterior, que as permitem ligar-se às proteínas presentes na superfície das células onde devem liberar o medicamento.

As nanoesferas de DNA, por seu lado, poderão ser introduzidas no organismo e liberarem seu conteúdo sob a influência de endonucleases ou outros compostos digestivos.

Essas esferas também poderão ser usadas como nanorreatores, onde compostos químicos ou grupos funcionais sejam colocados juntos para acelerar reações ou para permitir manipulações químicas seletivas.

Bibliografia:

DNA Origami with Complex Curvatures in Three-Dimensional Space
Dongran Han, Suchetan Pal, Jeanette Nangreave, Zhengtao Deng, Yan Liu, Hao Yan
Science
15 April 2011
Vol.: 332 no. 6027 pp. 342-346
DOI: 10.1126/science.1202998




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