DNA monta estruturas visveis a olho nu

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Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/02/2022

DNA

Os blocos de hidrogel foram capazes de se agrupar por cor devido correspondncia de fitas de DNA em sua superfcie.
[Imagem: OIST]

Do invisvel para o visvel.

Cientistas usaram fitas microscpicas de DNA, medindo cerca de 2,5 nanmetros, para montar blocos de hidrogel macroscpicos, que podem ser vistos a olho nu.

A tcnica conhecida como origami de DNA tem sido usada h anos para montar estruturas com as mais diversas finalidades, mas sempre estruturas microscpicas.

Agora, os pesquisadores programaram as molculas de DNA para que elas dirigissem a montagem de blocos de hidrogel em estruturas ramificadas de cores alternadas. Alm dessa automontagem, os blocos ainda se autoclassificaram em grupos da mesma cor.

Os blocos de hidrogel, que medem at 2 mm de comprimento, se automontam em cerca de 10 a 15 minutos quando misturados em uma soluo.

“Esses blocos de hidrogel so, acreditamos, os maiores objetos at hoje programados pelo DNA para formar estruturas organizadas,” disse o pesquisador Vyankat Sontakke, do Instituto de Cincia e Tecnologia de Okinawa, no Japo.

Automontagem

O processo de automontagem – no qual uma estrutura organizada se forma espontaneamente quando dois ou mais componentes individuais interagem – comum na natureza, com clulas e DNA capazes de se automontar em estruturas microscpicas incrivelmente complexas.

Mas usar interaes que ocorrem em escala molecular para direcionar a montagem de objetos macroscpicos – ou seja, visveis a olho nu – um campo de pesquisa relativamente novo, principalmente com DNA.

“Independentemente das aplicaes potenciais, incrvel poder testemunhar com nossos prprios olhos uma qumica to microscpica quanto a das fitas de DNA interagindo. uma cincia muito divertida,” disse o professor Yohei Yokobayashi, coordenador da equipe.

Uma molcula de DNA de fita dupla formada por duas fitas simples de DNA que se torcem uma em torno da outra em formato de parafuso. As duas fitas so mantidas juntas pelas ligaes entre as bases, que se encaixam como um quebra-cabea (A com T e C com G). Essa capacidade especfica de emparelhamento de bases permite projetar fitas de DNA sintticas que se combinam com outras fitas de maneira precisa, gerando o formato programado.

DNA

Processo de auto-organizao dos blocos de gel para formar agrupamentos por cor.
[Imagem: Vyankat A. Sontakke et al. – 10.1021/jacs.1c10308]

Medicina regenerativa

Em um dos experimentos, os pesquisadores anexaram molculas de DNA de fita simples superfcie de blocos de hidrogel de cor vermelha e verde – as fitas de DNA nos blocos vermelhos combinavam com as fitas de DNA nos blocos verdes.

Quando os blocos de hidrogel foram agitados em uma soluo, as fitas correspondentes de DNA se emparelharam, agindo como uma “cola” que uniu os blocos vermelho e verde. Aps dez minutos, os blocos separados se automontaram em uma estrutura simples de ramificao de cores alternadas.

“Isso realmente empolgante porque significa que, usando o DNA como ‘cola’ para unir os blocos de hidrogel, o processo totalmente reversvel,” disse Sontakke. “Isso significa que os componentes individuais tambm podem ser reutilizados.”

“Esta ainda uma pesquisa bsica, mas, no futuro, essas tcnicas podero ser usadas para engenharia de tecidos e medicina regenerativa. Pode ser possvel colocar diferentes tipos de clulas dentro de cubos de hidrogel, que podero ento se montar nas complexas estruturas 3-D necessrias para desenvolver novos tecidos e rgos,” previu Yokobayashi.

Bibliografia:

Artigo: Programmable Macroscopic Self-Assembly of DNA-Decorated Hydrogels
Autores: Vyankat A. Sontakke, Yohei Yokobayashi
Revista: Journal of the American Chemical Society
DOI: 10.1021/jacs.1c10308

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