Origami dei giorni nostri con DNA e diamanti
Le pellicole nanocristalline di diamante vengono ottenute tramite crescita in laboratorio con l’obiettivo di produrre materiali per dispositivi su nanoscala utilizzabili in molti ambiti, dalla medicina, all’informatica quantistica. Tuttavia, il preciso patterning su nanoscala richiesto per queste nuove tecnologie è un processo lungo e costoso. Il progetto DIAMONDDNA (DNA origami templates for nanocrystalline diamond nanostructures) è nato con lo scopo di creare modelli ordinati di DNA auto-assemblati, i quali possono essere successivamente decorati con nanodiamanti o particelle di nanodiamante. La precisione risultante supera i processi attualmente utilizzati, come per esempio la litografia a fascio di elettroni (electron beam lithography, EBL). Per l’auto-assemblaggio del DNA, le nanoparticelle devono essere sufficientemente piccole e avere carica negativa, in modo tale da non interferire con l’elettrostatica. Al fine di soddisfare questi criteri, i ricercatori hanno sviluppato un metodo robusto per funzionalizzare e disperdere le strutture dei nanodiamanti da detonazione (detonation nanodiamond, DND). Le nanoparticelle risultanti con potenziali zeta caricati negativamente sono sufficientemente piccole, monodisperse e vantano gruppi funzionali accessibili chimicamente per la successiva biomodificazione con DNA o altre molecole sonda. Il progetto DIAMONDDNA ha avuto successo nell’assemblaggio di strutture origami a DNA e ha raccolto una notevole quantità di dati sulle proprietà superficiali dei DND. Non è stato tuttavia possibile assemblare strutture origami DND-DNA, ma le modifiche future e le conoscenze acquisite dovrebbero permettere l’assemblaggio di tali strutture. Le applicazioni per il metodo di preparazione chimica includono il biolabelling, dove il nanodiamante fluorescente viene unito ad anticorpi selezionati, e nella progettazione di bioscaffold per ossa sintetiche. I ricercatori hanno anche prodotto centri di colore pristine nei nanodiamanti da semi di diamantoidi utrapuri, ottenendo un brevetto. Il brevetto relativo ai centri di colore dei diamantoidi descrive un percorso per la produzione di due tipi di nanoparticelle. Le nanoparticelle caratterizzate da una fluorescenza nel vicino infrarosso, priva di smorzamento, con vacanze di silicio, possono essere utilizzate nell’acquisizione di immagini biologiche, mentre le nanoparticelle con vacanze di azoto e sensibilità al campo magnetico/elettrico possono essere utilizzate in magnetometria. Il progetto DIAMONDDNA ha permesso il posizionamento dei centri di colore relativi ai diamanti con precisione nanometrica. Alcuni nuovi progressi tecnologici in fatto di terapia medica e diagnosi potrebbero diventare possibili attraverso l’acquisizione di immagini ad alta velocità e a lungo termine.
Parole chiave
DNA, diamante, stampo, DIAMONDDNA, nanodiamante, DND, centro di colore
