p Os pesquisadores desenvolveram um sistema de controle magnético para fazer pequenos robôs baseados em DNA se moverem sob demanda - e muito mais rápido do que foi possível recentemente. p No jornal Nature Communications , Carlos Castro e Ratnasingham Sooryakumar e seus colegas da Universidade Estadual de Ohio relatam que o sistema de controle reduziu o tempo de resposta dos componentes do protótipo do nano-robô de vários minutos para menos de um segundo.

p A descoberta não representa apenas uma melhoria significativa na velocidade, este trabalho e outro estudo recente anunciam o primeiro direto, controle em tempo real de máquinas moleculares baseadas em DNA.

p A descoberta pode, um dia, permitir que os nano-robôs fabricem objetos - como dispositivos de entrega de drogas - de forma tão rápida e confiável quanto seus equivalentes em tamanho real. Anteriormente, os pesquisadores só podiam mover o DNA indiretamente, induzindo reações químicas para persuadi-lo a se mover de certas maneiras, ou introduzindo moléculas que reconfiguram o DNA ligando-se a ele. Esses processos levam tempo.

p "Imagine dizer a um robô em uma fábrica para fazer algo e ter que esperar cinco minutos para que ele execute uma única etapa de uma tarefa. Esse era o caso com métodos anteriores para controlar nanomáquinas de DNA, "disse Castro, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial.

p "Métodos de manipulação em tempo real, como nossa abordagem magnética, permitem que os cientistas interajam com nanodispositivos de DNA, e por sua vez interagir com moléculas e sistemas moleculares que poderiam ser acoplados a esses nano-dispositivos em tempo real com feedback visual direto. "

p Em trabalhos anteriores, A equipe de Castro usou uma técnica chamada origami de DNA para dobrar fitas individuais de DNA para formar ferramentas microscópicas simples, como rotores e dobradiças. Eles até construíram um "cavalo de Tróia" com DNA para levar medicamentos às células cancerosas.

p Para este novo estudo, os pesquisadores se juntaram a Ratnasingham Sooryakumar, professor de física. Anteriormente, ele desenvolveu "pinças" magnéticas microscópicas para mover células biológicas em aplicações biomédicas, como terapia genética. As pinças eram na verdade feitas de grupos de partículas magnéticas que se moviam em sincronia para empurrar as células para onde as pessoas queriam que elas fossem.

p Essas partículas magnéticas, embora invisível a olho nu, ainda eram muitas vezes maiores do que uma das nanomáquinas de Castro, Sooryakumar explicou.

p "Descobrimos uma maneira de aproveitar o poder das forças magnéticas para sondar o mundo microscópico - um mundo oculto de complexidade impressionante, "disse ele." Mas queríamos fazer a transição do micro-mundo para o nanomundo. Isso levou à colaboração com o Dr. Castro. Os desafios eram reduzir a funcionalidade de nossas partículas em mil vezes, acople-os a localizações precisas nas partes móveis das máquinas e incorpore moléculas fluorescentes como faróis para monitorar as máquinas enquanto se movem. "

p Para este estudo, a equipe construiu hastes, rotores e dobradiças usando origami de DNA. Em seguida, eles usaram alavancas de DNA rígidas para conectar os componentes nanoscópicos a contas em miniatura feitas de poliestireno impregnado com material magnético. Ao ajustar um campo magnético, eles descobriram que podiam comandar as partículas para balançar os componentes para frente e para trás ou girá-los. Os componentes executaram os movimentos instruídos em menos de um segundo.

p Por exemplo, o nano-rotor foi capaz de girar 360 graus completos em cerca de um segundo com movimento continuamente controlado conduzido por um campo magnético giratório. A nano-dobradiça pôde ser fechada ou aberta em 0,4 segundos, ou realizada em um ângulo específico com uma precisão de 8 graus.

p Esses movimentos podem ter levado vários minutos se executados com métodos tradicionais, Disse Castro. Ele prevê que nanomateriais complexos ou complexos biomoleculares poderiam um dia ser fabricados em nanofábricas baseadas em DNA que detectam e respondem ao ambiente local.

p O estudo demorou a chegar:os pesquisadores decidiram fundir a plataforma magnética de Sooryakumar com os dispositivos de DNA de Castro anos atrás. "Foi preciso muito trabalho dedicado de vários alunos para concretizar essa ideia, e estamos entusiasmados para continuar a desenvolver isso. Este estudo demonstra um avanço empolgante que só foi possível com esta colaboração interdisciplinar ”, disse Castro.