Em uma façanha microscópica que se assemelhava a um show de circo de corda bamba, Os pesquisadores da Johns Hopkins persuadiram os nanotubos de DNA a se montarem em estruturas semelhantes a pontes arqueadas entre dois marcos moleculares na superfície de uma placa de laboratório.

A equipe capturou exemplos desse desempenho incomum em nanoescala em vídeo.

Este processo de ponte de automontagem, que um dia pode ser usado para conectar dispositivos médicos eletrônicos a células vivas, foi relatado pela equipe recentemente no jornal Nature Nanotechnology .

Para descrever este processo, autor sênior Rebecca Schulman, professor assistente de engenharia química e biomolecular na Whiting School of Engineering da universidade, referiu-se a uma façanha que desafia a morte mostrada no filme "Man on Wire". O filme retratou a caminhada de 1974 de Philippe Petit na corda bamba entre as torres gêmeas do World Trade Center.

Schulman apontou que a travessia na vida real não poderia ter sido realizada sem uma peça crítica da engenharia antiquada:o parceiro oculto de Petit usou um arco e flecha para lançar o arame através do abismo entre as torres, permitindo que seja preso a cada estrutura.

"Uma façanha como essa era difícil de fazer em escala humana, "Schulman disse." Podemos pedir às moléculas para fazerem a mesma coisa? Poderíamos fazer com que as moléculas construíssem uma 'ponte' entre outras moléculas ou pontos de referência nas estruturas existentes? "

O autor principal do artigo, Abdul Mohammed, um pós-doutorado no laboratório de Schulman, usaram outra analogia para descrever o feito de construção de ponte molecular que demonstraram no nível nanoescala. “Se esse processo acontecesse em escala humana, "Mohammed disse, "seria como uma pessoa lançando uma linha de pesca de um lado de um campo de futebol e tentando fisgar uma pessoa que está do outro lado."

Para realizar esta tarefa, os pesquisadores se voltaram para os nanotubos de DNA. Esses blocos de construção microscópicos, formada por sequências curtas de DNA sintético, tornaram-se materiais populares no emergente campo de construção de nanotecnologia. As sequências são particularmente úteis por causa de sua capacidade de se montar em longas, estruturas semelhantes a tubos conhecidas como nanotubos de DNA.

No estudo da Johns Hopkins, esses blocos de construção se ligaram a postes de ancoragem moleculares separados, representando onde a ponte de conexão começaria e terminaria. Os segmentos formaram duas cadeias de nanotubos, cada um se estendendo para longe de seu poste de ancoragem. Então, como espaguete em uma panela de água fervente, o alongamento das cadeias de nanotubos se contorceu, explorando seus arredores de forma aleatória. Eventualmente, esse movimento permitiu que as extremidades dos dois fios de nanotubos separados fizessem contato uma com a outra e se encaixassem para formar uma única extensão de ponte de conexão.

Para saber mais sobre como esse processo ocorre, os pesquisadores usaram microscópios para observar os nanotubos vinculados a seus marcos moleculares, que foram rotulados com corantes fluorescentes de cores diferentes e fixados em vidro transparente. O equipamento de vídeo da equipe também capturou a formação de extensões de nanotubos, à medida que os dois segmentos da ponte se alongavam e, por fim, se conectavam. A conclusão da ponte em nanoescala no exemplo que acompanha levou cerca de seis horas, mas os vídeos da equipe foram significativamente acelerados para permitir uma revisão mais rápida. Dependendo de quão distantes os postes de ancoragem molecular foram localizados, o processo de conexão levou de várias horas a dois dias.

A capacidade de montar essas pontes, os pesquisadores dizem, sugere uma nova maneira de construir dispositivos médicos que usam fios, canais ou outros dispositivos que podem "se conectar" a moléculas na superfície de uma célula. Essas tecnologias podem ser usadas para entender a comunicação das células nervosas ou para fornecer terapêuticas com precisão sem precedentes. Construção de ponte molecular, os pesquisadores disseram, é também um passo para a construção de dispositivos em rede e "cidades" em nanoescala, permitindo que novos componentes de uma máquina ou fábrica se comuniquem uns com os outros.