p (Phys.org) - O filme Fantastic Voyage de 1966 apresentou uma visão do futuro que inclui pequenas máquinas deslizando pelo corpo e reparando ferimentos. Quase 50 anos depois, os cientistas estão descobrindo como formar blocos de construção para essas máquinas a partir do DNA. p Um novo artigo na Science descreve formas poliédricas baseadas em DNA que são maiores e mais fortes do que os cientistas construíram antes. Agora mesmo, essas são apenas formas estáticas. Mas eles fornecem o andaime no qual os cientistas podem construir robôs caminhantes, ou gaiolas com portas que abrem e fecham. Já, os pesquisadores estão falando sobre como essas estruturas podem ser usadas para fornecer medicamentos precisamente a células ou locais específicos do corpo.
p "Atualmente a automontagem de DNA é talvez um dos métodos mais promissores para fazer essas máquinas em nanoescala, "diz o co-autor Yonggang Ke, PhD, que recentemente ingressou no Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech and Emory University como professor assistente.
p A equipe de pesquisa foi liderada por Peng Yin, PhD no Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard. Trabalhando com a mesma equipe, Ke também foi o primeiro autor em um artigo de 2012 em
Ciência descrevendo "tijolos de DNA" semelhantes a blocos de Lego.
p No artigo atual, as formas são feitas de tripés reforçados com escoras, que se montam a partir de fitas individuais de DNA em um processo chamado "origami de DNA". Já, a 5 megadaltons, cada tripé é mais massivo do que a maior proteína única conhecida (titina, envolvido na contração muscular) e mais maciço do que um ribossomo, uma das fábricas celulares em que as proteínas são feitas. Os tripés, por sua vez, podem formar estruturas semelhantes a prismas, 100 nanômetros de cada lado, que começam a se aproximar do tamanho de organelas celulares, como as mitocôndrias.
As hastes estruturais básicas nessas formas poliédricas são feitas de 16 hélices duplas de DNA unidas, com suportes de duas hélices duplas de DNA. A maior estrutura, o prisma hexagonal, é cerca de 60 megadaltons. Eles são visíveis neste vídeo porque as sondas fluorescentes ligam transitoriamente as sequências nos vértices. p As estruturas do prisma ainda são muito pequenas para serem vistas com microscópios de luz. Como a microscopia eletrônica exige que os objetos sejam secos e achatados, os pesquisadores usaram uma técnica de imagem baseada em fluorescência chamada "DNA PAINT" para visualizar as estruturas semelhantes a um ginásio em solução.
p O DNA não é necessariamente o material mais durável para construir uma máquina minúscula. É vulnerável a ataques químicos, e as enzimas dentro do corpo mastigam facilmente o DNA, extremidades especialmente expostas. Contudo, O DNA apresenta algumas vantagens:é fácil (e barato) de sintetizar em laboratório, e o pareamento de bases do DNA é seletivo. Na verdade, diz Ke, essas estruturas intrincadas se montam:coloque todos os componentes juntos em um tubo, e todas as sequências de DNA que deveriam formar pares encontram-se em solução.
p Cada perna do tripé é feita de 16 hélices duplas de DNA, conectados entre si de maneiras que restringem a estrutura e a tornam rígida. Os tripés têm "extremidades adesivas" que são seletivas e podem ser montadas em pirâmides maiores ou estruturas de prisma. Os esforços anteriores para construir estruturas poliédricas eram como tentar fazer um trepa-trepa com uma corda:eram muito flexíveis e difíceis de montar.
p Para ver as estruturas de pirâmide e prisma, a equipe de pesquisa usou a técnica "DNA-PAINT", que usa sondas de DNA fluorescentes que se ligam transitoriamente às estruturas de DNA. Este método permite a visualização de estruturas que não podem ser vistas com um microscópio de luz convencional. Por que não simplesmente tornar as próprias estruturas de DNA fluorescentes? Porque brilhar uma luz forte em tais estruturas apagaria rapidamente seu sinal de fluorescência.
p Em seu próprio trabalho em Atlanta, Ke diz que planeja personalizar ainda mais as estruturas de DNA, combinar o DNA com química adicional para adicionar outras moléculas funcionais, incluindo proteínas ou nanopartículas. Ele está especialmente interessado no desenvolvimento de materiais baseados em DNA que podem manipular ou responder à luz ou carregar ímãs, com potenciais aplicações biomédicas, como imagens de ressonância magnética ou distribuição de drogas direcionadas.
