O DNA é uma das moléculas mais incríveis da natureza, fornecendo uma maneira de transportar as instruções necessárias para criar quase qualquer forma de vida na Terra em um pacote microscópico. Agora os cientistas estão encontrando maneiras de levar o DNA ainda mais longe, usando-o não apenas para armazenar informações, mas para criar componentes físicos em uma variedade de máquinas biológicas.

O ácido desoxirribonucléico ou "DNA" carrega a informação genética que nós, e todos os organismos vivos, usar para funcionar. Normalmente vem na forma da famosa forma de dupla hélice, composto de duas moléculas de DNA de fita simples dobradas em uma espiral. Cada um deles é composto por uma série de quatro tipos diferentes de componentes moleculares:adenina (A), guanina (G), timina (T), e citosina (C).

Os genes são constituídos por diferentes sequências desses componentes do bloco de construção, e a ordem em que aparecem em uma fita de DNA é o que codifica a informação genética. Mas, ao projetar precisamente um A diferente, G, Sequências T e C, cientistas recentemente conseguiram desenvolver novas maneiras de dobrar o DNA em diferentes formas de origami, além da dupla hélice convencional.

Esta abordagem abriu novas possibilidades de uso do DNA além de seu propósito genético e biológico, transformando-o em um material semelhante ao Lego para a construção de objetos com apenas alguns bilionésimos de um metro de diâmetro (nanoescala). Materiais baseados em DNA agora estão sendo usados ​​para uma variedade de aplicações, variando de modelos para nano-dispositivos eletrônicos, a maneiras de transportar drogas com precisão para as células doentes.

Nanotermômetros baseados em DNA

Projetar dispositivos eletrônicos com tamanho de apenas nanômetros abre todos os tipos de aplicações possíveis, mas torna mais difícil detectar defeitos. Como forma de lidar com isso, pesquisadores da Universidade de Montreal usaram DNA para criar termômetros ultrassensíveis em nanoescala que podem ajudar a encontrar minúsculos pontos de acesso em nanodispositivos (o que indicaria um defeito). Eles também podem ser usados ​​para monitorar a temperatura dentro das células vivas.

Os nanotermômetros são feitos com loops de DNA que atuam como interruptores, dobrar ou desdobrar em resposta às mudanças de temperatura. Este movimento pode ser detectado anexando sondas ópticas ao DNA. Os pesquisadores agora querem construir esses nanotermômetros em dispositivos de DNA maiores que possam funcionar dentro do corpo humano.

Nanorrobôs biológicos

Pesquisadores da Harvard Medical School usaram DNA para projetar e construir um robô nanométrico que atua como um veículo de entrega de drogas para células específicas. O nanorrobô vem na forma de um barril aberto feito de DNA, cujas duas metades são conectadas por uma dobradiça mantida fechada por alças especiais de DNA. Essas alças podem reconhecer combinações de proteínas específicas presentes na superfície das células, incluindo aqueles associados a doenças.

Quando o robô entra em contato com as células certas, ele abre o contêiner e entrega sua carga. Quando aplicado a uma mistura de células sanguíneas humanas saudáveis ​​e cancerosas, esses robôs mostraram a capacidade de atingir e matar metade das células cancerosas, enquanto as células saudáveis ​​não foram danificadas.

Biocomputadores em animais vivos

Como as estruturas do DNA podem atuar como interruptores, movendo de uma posição para outra e vice-versa, eles podem ser usados ​​para realizar as operações lógicas que tornam possíveis os cálculos do computador. Pesquisadores de Harvard e da Universidade Bar-Ilan em Israel usaram esse princípio para construir robôs em nanoescala diferentes que podem interagir uns com os outros, usando seus interruptores de DNA para reagir e produzir sinais diferentes.

O que mais, os cientistas implantaram os robôs em um animal vivo, neste caso, uma barata. Isso lhes permitiu desenvolver um novo tipo de computador biológico que pode controlar a entrega de moléculas terapêuticas dentro da barata, ligando ou desligando elementos de sua estrutura. Um teste desses nanorrobôs de DNA está agendado para ocorrer em humanos.

Antenas coletoras de luz

Além de criar máquinas minúsculas, O DNA pode nos fornecer uma maneira de copiar processos naturais em nanoescala. Por exemplo, a natureza pode capturar a energia do sol usando a fotossíntese para converter a luz em energia química, que atua como combustível para plantas e outros organismos (e os animais que os comem). Pesquisadores da Arizona State University e da University of British Columbia construíram agora uma estrutura de DNA de três braços que pode capturar e transferir luz que imita esse processo.

A fotossíntese ocorre em organismos vivos graças a minúsculas antenas compostas por um grande número de moléculas de pigmento em orientações e distâncias específicas umas das outras, que são capazes de absorver a luz visível. As estruturas artificiais baseadas em DNA agem como antenas semelhantes, controlar a posição de moléculas de corante específicas que absorvem a energia da luz e a canalizam para um centro de reação onde é convertida em energia química. Este trabalho pode abrir caminho para dispositivos capazes de usar de forma mais eficiente a fonte de energia mais abundante de que dispomos:a luz solar.

Então, o que vem por aí para a nanotecnologia de DNA? É difícil saber, mas, com DNA, a natureza nos deu uma ferramenta muito versátil. Cabe agora a nós fazer o melhor uso dele.

Esta história foi publicada como cortesia de The Conversation (sob Creative Commons-Atribuição / Sem derivados).