¿Cómo crear nano jaulas, es decir, objetos robustos y estables con huecos regulares y propiedades ajustables? Los segmentos cortos de moléculas de ADN son candidatos perfectos para el diseño controlable de nuevas estructuras complejas. Físicos de la Universidad de Viena, la Universidad Técnica de Viena,El Centro de Investigación de Jülich en Alemania y la Universidad de Cornell en los Estados Unidos investigaron metodologías para sintetizar dendrímeros basados en ADN en el laboratorio y predecir su comportamiento utilizando simulaciones detalladas por computadora. Sus resultados se publican en la revista de alto impacto nanoescala .
Las nanocajas son construcciones moleculares muy interesantes, desde el punto de vista tanto de la ciencia fundamental como de las posibles aplicaciones. Las cavidades de estos objetos de tamaño nanométrico pueden emplearse como portadores de moléculas más pequeñas, lo cual es de importancia crítica en la medicina para drogas o genesentrega en organismos vivos. Esta idea reunió a investigadores de varios campos interdisciplinarios que han estado investigando los dendrímeros como candidatos prometedores para la creación de tales nanoportadores. Su arquitectura en forma de árbol y su crecimiento gradual con unidades repetitivas similares hacen que los dendrímeros contengan cavidades, objetos huecos con diseño controlable. Sin embargo, décadas de investigación han demostrado que un gran número de diferentes tipos de dendrímeros experimentan el plegado hacia atrás de las ramas externas con generaciones crecientes de dendrímeros, dando lugar a una mayor densidad de constituyentes en el interior de la molécula.-el plegado se mejora con la adición de sal en la solución, por lo que flexilos dendrímeros flexibles sufren una reducción significativa, convirtiéndose en objetos compactos sin espacios huecos en su interior.
El equipo de colaboradores estaba formado por Nataša Adžić y Christos Likos Universidad de Viena, Clemens Jochum y Gerhard Kahl TU Viena, Emmanuel Stiakakis Jülich, así como Thomas Derrien y Dan Luo Cornell. Los investigadores encontraron unforma de crear dendrímeros lo suficientemente rígidos como para evitar el plegado hacia atrás de los brazos externos, incluso en el caso de generaciones de alta ramificación, preservando huecos regulares en su interior.Además, sus nuevas macromoléculas se caracterizan por una notable resistencia a la sal añadida: mostraron que la morfología yLas características conformacionales de estos sistemas no se ven afectadas incluso después de la adición de sal, incluso a altas concentraciones. Las nanojaulas que crearon, en el laboratorio y estudiadas computacionalmente son dendrímeros basados en ADN, o los denominados ADN similares a los dendrímeros DL-DNA.El bloque de construcción del que están compuestos es una unidad de ADN bicatenario en forma de Y, una estructura de tres brazos que consiste en ADN bicatenario ds-DNA, formado por hibridación de tres D monocatenariosCadenas de NA ss-DNA, cada una de las cuales tiene secuencias parcialmente complementarias a las otras dos.Cada brazo está formado por 13 pares de bases y un extremo adhesivo monocatenario con cuatro nucleobases que actúa como pegamento.Mientras que un solo Y-DNA corresponde a la primera generación de dendrímeros, la unión de otros elementos de Y-DNA produce DL-DNA de generaciones superiores.El dendrímero resultante es un conjunto macromolecular cargado y hueco con arquitectura de árbol.Debido a la rigidez del dsDNA, las ramas de DL-DNA son rígidas, de modo que toda la molécula es rígida.Como el ADN está cargado, la repulsión electrostática mejora la rigidez de la molécula.
Los socios de Jülich y Cornell han ensamblado moléculas de DL-ADN en el laboratorio con un control notable y una precisión subnanométrica a través de cohesiones programables de extremo adhesivo. Su crecimiento gradual es altamente controlable, unidireccional y no reversible. Esta propiedades de gran importancia, ya que se ha demostrado que los dendrímeros basados en ADN han sido concebidos para desempeñar un papel prometedor en el desarrollo de códigos de barras a nanoescala, tecnologías de vacunas basadas en ADN, así como sondas estructurales que involucran procesos de detección molecular multiplexados.Además de detalles conformacionales adicionales invisibles para los experimentadores, como el tamaño de los huecos y el grado de plegamiento de las ramas, se analizaron mediante simulaciones por computadora en Viena. Para describir la estructura compleja de las unidades de ADN, el grupo utilizó un monómero simplemodelo resuelto con interacciones cuidadosamente elegidas para imitar las propiedades de equilibrio del ADN en solución fisiológica. El excelente acuerdo obtenido entreen experimentos y simulaciones de las características del dendrímero valida los modelos teóricos empleados y allana el camino para una mayor investigación de las propiedades de las nanojaulas y sus aplicaciones como nanoportadores funcionales e inteligentes y como bloques de construcción para la ingeniería de materiales artificiales biocompatibles.
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Materiales proporcionado por Universidad de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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