Le macchine molecolari programmabili sono sempre più vicine alla realtà
Sviluppato un robusto interruttore a DNA controllabile elettricamente
Annunci
Lo sviluppo di macchine molecolari programmabili è sempre più vicino. I ricercatori dell’Università Tecnica di Monaco (TUM) hanno ora messo a punto un interruttore a DNA estremamente affidabile e stabile. Esso può essere controllato elettricamente e utilizzato per regolare le funzioni molecolari. L’interruttore su scala nanometrica è rimasto funzionante per diverse centinaia di migliaia di cicli di commutazione.
L’interruttore si basa sull’origami del DNA, una tecnica in cui i filamenti di DNA vengono piegati in componenti su scala nanometrica definiti con precisione. Utilizzando questa tecnica, il team ha creato un interruttore a DNA con due posizioni stabili. È sufficiente un breve impulso elettrico per spostare la struttura da una posizione all’altra nel giro di pochi millisecondi. Successivamente, essa rimane nella nuova posizione senza alcun ulteriore apporto di energia.
Si tratta di un passo importante per lo sviluppo delle macchine molecolari. Tali sistemi non solo devono essere commutati in modo controllato, ma devono anche funzionare in modo affidabile per periodi prolungati. Ed è proprio ciò che dimostra il nuovo interruttore: negli esperimenti, i singoli dispositivi sono rimasti stabili per ore, resistendo a oltre 200.000 cicli di commutazione e, in un’ulteriore configurazione, mostrando ancora un comportamento di commutazione robusto anche dopo circa un milione di azionamenti.
Già dimostrate due potenziali applicazioni
«Con il nostro progetto siamo riusciti a dimostrare che un interruttore basato sul DNA non solo può essere controllato in modo rapido e preciso, ma è anche eccezionalmente durevole», afferma il prof. Friedrich Simmel, docente di Fisica dei sistemi biologici sintetici presso la Facoltà di Scienze Naturali del TUM. «Ciò rende più realistico l’utilizzo di componenti basati sul DNA come elementi funzionali delle future macchine molecolari».
Il team di ricerca ha già testato due possibili applicazioni. In una configurazione sperimentale, l’interruttore è stato accoppiato a nanobastoncini d’oro. In questo modo, è stato possibile attivare e disattivare un segnale ottico a seconda della posizione dell’interruttore. In un secondo esperimento, il team ha utilizzato l’interruttore per esporre o schermare alternativamente un sito di legame per altri filamenti di DNA. Ciò ha permesso di controllare la velocità di questo processo di legame.
Lo studio, quindi, non si limita a introdurre un singolo nuovo componente su scala nanometrica, ma fornisce anche una base per studiare sistematicamente la durata, l’usura e le potenziali modalità di guasto degli interruttori molecolari. Il primo autore, Florian Rothscher, afferma: «In futuro, tali sistemi di DNA controllabili elettricamente potrebbero essere di interesse per l’elaborazione molecolare delle informazioni, per i nanodispositivi ottici e per il controllo mirato delle reazioni chimiche.»
Gli esperimenti sono stati condotti in condizioni di laboratorio controllate e in configurazioni di misurazione specializzate. I risultati dimostrano che il concetto funziona in modo affidabile in queste condizioni. Tuttavia, saranno necessarie ulteriori fasi di sviluppo prima che diventino fattibili potenziali applicazioni tecniche al di fuori di tali ambienti di laboratorio.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Altre notizie dal dipartimento scienza
