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NANOBIOTECNOLOGIE/ Portate il Dna nel lab di fisica: usciranno delle nanomacchine

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Capillare in cui le nanostelline di Dna si aggregano formando un tessuto gelatinoso che sedimenta verso il basso  Capillare in cui le nanostelline di Dna si aggregano formando un tessuto gelatinoso che sedimenta verso il basso
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Poiché la nostra principale competenza è nello studio del comportamento collettivo di sistemi molecolari, abbiamo pensato che potevamo sfruttare questa tecnologia emergente per costruire nanostrutture che a loro volta interagissero formando strutture più grandi. In particolare abbiamo pensato che sarebbe stato interessante realizzare degli aggregati di filamenti di Dna che tendessero ad appiccicarsi tra loro in un numero limitato di posizioni. Le abbiamo chiamate supermolecole nel senso che ognuna di esse è in effetti fatta da tre o quattro molecole di Dna appiccicate insieme nella forma di una nanostellina. Ogni stellina interagisce con le altre tramite le punte dei bracci, che tendono ad appiccicarsi gli uni agli altri. In questo modo, queste strutture imitano le molecole normali, che sempre interagiscono con altre molecole, con il vantaggio di aver deciso noi la forma di queste supermolecole e la forza con cui tendono ad incollarsi le une alle altre. 

In altre parole, abbiamo creato un modello molecolare con cui studiare il comportamento d'insieme di una collettività di molecole con valenza limitata. Abbiamo realizzato stelline a tre bracci che quindi interagiscono con le altre solo in tre punti, e stelline a quattro bracci.

 

Come si può controllare la forma e la struttura di queste supermolecole?

 

Come dicevo, la forma degli aggregati che abbiamo utilizzato dipende dal numero di diverse sequenze di Dna e dalla loro sequenza. Con altre sequenze, invece di associarsi in nanostelline, le sequenze avrebbero potuto associarsi in triangoli, quadrati, tetraedri o volendo strutture ancora più complesse.

Quello che abbiamo trovato - ovvero che queste stelline possono unirsi formando un gel, cioè una intelaiatura di stelline legate tra loro in modo semipermanente - pensiamo sia dovuto proprio al fatto che le stelline hanno solo un numero molto limitato di posizioni in cui possono attaccarsi. In questo senso, più che la forma dettagliata delle supermolecole, quello che conta è il numero di punti di interazione. Più la valenza, ovvero il numero di ganci con cui ogni supermolecola può legarsi alle altre, è minore, più il gel diventa "vuoto", una intelaiatura leggera che abbraccia molta acqua. 

 

Cosa vi fa essere fiduciosi nelle possibilità di applicazioni pratiche dei materiali creati col vostro metodo?

 

In realtà io faccio parte di quel tipo di ricercatori che sono più motivati dalla novità dei fenomeni che dalle loro potenzialità applicative. Ciò detto, la possibilità di costruire in modo semplice questi gel, con le loro fitte e sottilissime intelaiature fatte di Dna, può avere in effetti varie applicazioni, soprattutto nel trattenere e rilasciare altre molecole. Penso al tema del cosiddetto drug delivery, ovvero la necessità che molecole di importanza farmacologica si liberino con un certo e controllato ritardo rispetto all'inserimento nell'organismo. Oppure penso al processo di traduzione del codice genetico in proteine, che può avvenire anche al di fuori dell'ambiente cellulare, ma che è resa più efficiente quando i componenti di questa sintesi sono trattenuti gli uni vicino agli altri.

 

Ci sono state difficoltà nella collaborazione tra fisici e biologi?

 



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