p (Phys.org) - Escondida em um pequeno ladrilho de DNA entrelaçado está uma mensagem. A mensagem é simples, mas decodificá-lo revela o segredo da montagem dinâmica em nanoescala. p Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram uma maneira dinâmica e reversível de montar estruturas em nanoescala e a usaram para criptografar uma mensagem em código Morse. Liderado por Yi Lu, o professor de química Schenck, a equipe publicou seu desenvolvimento no Jornal da American Chemical Society .

p Cientistas e engenheiros que trabalham com materiais em nanoescala usam uma técnica importante chamada montagem programável para combinar estrategicamente blocos de construção simples em componentes ou estruturas funcionais maiores. Essa montagem é importante para aplicações em eletrônica, fotônica, remédios e muito mais.

p A maioria das técnicas de nano-montagem padrão produz um particular, produto estático. Mas olhando para a biologia, Lu viu muitas montagens dinâmicas:processos de construção reversíveis, ou substituições que podem ser feitas após a montagem para adicionar ou alterar a função. Essa versatilidade pode permitir muitas mais aplicações para materiais em nanoescala, então o grupo de Lu começou a explorar sistemas em nanoescala que pudessem ser montados de forma confiável e reversível.

p "Acho que um desafio crítico enfrentado pela ciência e engenharia em nanoescala é a montagem reversível, "Lu disse." Os pesquisadores agora são muito bons em colocar componentes nos lugares que desejam, mas não é muito bom em colocar algo e tirá-lo novamente. Muitos aplicativos precisam de montagem dinâmica. Você não quer montá-lo apenas uma vez, você quer fazer isso repetidamente, e não apenas usando o mesmo componente, mas também novos componentes. "

p O grupo aproveitou um sistema químico comum na biologia. A proteína estreptavidina liga-se fortemente à pequena molécula orgânica da biotina - ela se agarra e não se solta. Um pequeno ajuste químico na biotina produz uma molécula que também se liga à estreptavidina, mas o segura frouxamente.

p Os pesquisadores começaram com um modelo de origami de DNA - várias fitas de DNA tecidas em um ladrilho. Eles "escreveram" sua mensagem no modelo de DNA anexando fitas de DNA ligadas a biotina a locais específicos nos ladrilhos que se iluminariam como pontos ou traços. Enquanto isso, O DNA ligado ao derivado de biotina preencheu as outras posições no modelo de DNA.

p Em seguida, banharam os ladrilhos com uma solução de estreptavidina. A estreptavidina se ligou à biotina e seu derivado, fazendo todos os pontos "iluminarem" sob um microscópio de força atômica e camuflando a mensagem. Para revelar a mensagem oculta, os pesquisadores então colocaram os ladrilhos em uma solução de biotina livre. Uma vez que se liga à estreptavidina com muito mais força, a biotina efetivamente removeu a proteína do derivado de biotina, de modo que apenas as fitas de DNA ligadas à biotina inalterada mantiveram sua estreptavidina. A mensagem em código Morse, "NANO, "era claramente legível ao microscópio.

p Os pesquisadores também demonstraram personagens não-Morse, criando ladrilhos que podiam alternar entre um "I" maiúsculo e um "i" minúsculo à medida que estreptavidina e biotina eram adicionadas alternadamente.

p "Este é um passo importante para a montagem em nanoescala, "Lu disse." Agora podemos codificar mensagens em escala muito menor, o que é interessante. Há mais informações por polegada quadrada. Mas o avanço mais importante é que agora que podemos realizar a montagem reversível, podemos explorar muito mais versátil, aplicativos muito mais dinâmicos. "

p Próximo, os pesquisadores planejam usar sua técnica para criar outros sistemas funcionais. Lu prevê a montagem de sistemas para realizar uma tarefa na química, biologia, de detecção, fotônica ou outra área, em seguida, substituindo um componente para dar ao sistema uma função adicional. Uma vez que a chave para a reversibilidade está nas diferentes forças de ligação, a técnica não se limita ao sistema biotina-estreptavidina e pode funcionar para uma variedade de moléculas e materiais.

p "Contanto que as moléculas usadas na montagem tenham duas afinidades diferentes, podemos aplicar este conceito específico em outros modelos ou processos, "Lu disse.