Tutorial de origami de DNA ensina nanofabricao passo a passo

Nanotecnologia

Com informações do NIST – 19/01/2021

Tutorial de origami de DNA

Na tcnica conhecida como origami de DNA, os pesquisadores dobram longas fitas de DNA repetidamente para construir uma variedade de minsculas estruturas 3D, de biossensores em miniatura a nanorrobs para entrega de medicamentos.

Criado no Instituto de Tecnologia da Califrnia em 2006, o origami de DNA atraiu centenas de novos pesquisadores na ltima dcada, ansiosos por construir recipientes e sensores que possam detectar e tratar doenas no corpo humano, avaliar o impacto ambiental de poluentes e ajudar em uma srie de aplicaes no apenas biolgicas, mas tambm para criar materiais reconfigurveis e tudo o que se enquadra no campo da nanofabricao.

Embora os princpios do origami de DNA sejam diretos, as ferramentas e mtodos da tcnica para projetar novas estruturas nem sempre so fceis de entender e nunca foram bem documentados. Alm disso, os cientistas novos no campo no tm nenhuma referncia a que possam recorrer para saber a maneira mais eficiente de construir estruturas de DNA e como evitar armadilhas que podem lhes custar meses ou at anos de pesquisa.

Foi por isso que Jacob Majikes e Alex Liddle, pesquisadores do Instituto Nacional de Padres e Tecnologia dos EUA (NIST), que tm trabalhado com origami de DNA h anos, compilaram o primeiro tutorial detalhado sobre a tcnica.

Seu relatrio abrangente fornece um guia passo a passo para projetar nanoestruturas de origami de DNA, usando ferramentas de ltima gerao.

“Queramos pegar todas as ferramentas que as pessoas desenvolveram e coloc-las em um s lugar, e explicar coisas que voc no pode dizer em um artigo cientfico tradicional,” disse Majikes. “Os artigos de reviso podem dizer tudo o que todo mundo fez, mas no dizem como as pessoas fizeram.”

Treinamento em origami de DNA

Os desafios no uso do origami de DNA so de duas ordens, explica Majikes. Em primeiro lugar, os pesquisadores esto fabricando estruturas 3D usando um idioma desconhecido – os pares de bases A, G, T e C. Alm disso, eles esto usando esses pares de bases para torcer e destorcer a dupla hlice familiar das molculas de DNA, de forma que as fitas dobrem em formas especficas. Isso pode ser difcil de projetar e visualizar.

Majikes e Liddle incentivam os pesquisadores interessados na rea a fortalecer sua intuio de design construindo maquetes 3D, como esculturas feitas com ms em barra, antes de iniciar a fabricao usando origami de DNA.

Esses modelos, que podem revelar quais aspectos do processo de dobramento so crticos e quais so menos importantes, devem ser ento “achatados” em 2D para se tornarem compatveis com as ferramentas de design auxiliado por computador prprias para o origami de DNA, que normalmente usam representaes bidimensionais.

O que origami de DNA

O origami de DNA se baseia na capacidade dos pares de bases complementares da molcula de DNA de se ligarem uns aos outros. Entre as quatro bases do DNA – adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T) – A se liga a T e G a C. Isso significa que uma sequncia especfica de As, Ts, Cs e Gs vai encontrar e se ligar ao seu complemento.

A ligao permite que fitas curtas de DNA atuem como “grampos”, mantendo sees de longas fitas dobradas ou unindo fitas separadas. Um design tpico de origami pode exigir 250 grampos.

Desta forma, o DNA pode se automontar em uma variedade de formas, formando uma estrutura em nanoescala qual uma variedade de nanopartculas – muitas teis em tratamento mdico, pesquisa biolgica e monitoramento ambiental – podem se anexar.

Liddle e Majikes planejam continuar seu tutorial de DNA, disponvel gratuitamente, com vrios textos adicionais detalhando como fabricar com sucesso dispositivos em nanoescala especficos com DNA.

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