Harta României la nivel nano




Un grup de cercetători din cadrul Institutului National de Cercetare Dezvoltare pentru Științe Biologice (INCDSB) a reușit sa creeze o hartă sintetizată a granițelor României de numai 150 nanometri în diametru, adică de aproximativ 65.000 de ori mai mică decât un milimetru. Modelul a fost generat folosind 162 de molecule de ADN sintetic care au fost proiectate astfel încât, puse împreună, sa se auto-asambleze într-o structură asemănătoare hărții României. În România, nano-tehnologia bazată pe ADN este studiată atât la nivel teoretic cât și experimental doar în cadrul INCDSB, prin proiectul de cercetare MoDASyS, finanțat în cadrul Programului Operațional Competitivitate. Vizualizarea structurilor a fost realizată la Universitatea Aalto, din Finlanda cu ajutorul microscopiei de forță atomică. Cea mai mică hartă a României "Tehnica de construcție pentru astfel de structuri se numește ADN Origami, si se bazează pe principiul molecular de asamblare autonomă a ADN-ului. Secvențele de nucleotide pentru aproximativ 100 de molecule ADN sunt special proiectate astfel încât sa plieze o secvență bacteriană standard de ADN in forma dorită. Tehnica necesită obligatoriu o automatizare a procesului de proiectare, si deci se bazează in mare măsură pe dezvoltarea unor algoritmi informatici specifici," ne-a declarat Dr. Eugen Czeizler, conducătorul științific al proiectului. Iată de ce, echipa de cercetători a acestui proiect este alcătuită atât din biologi, cât si din informaticieni si matematicieni, toți membrii ai Departamentului de Bioinformatică din cadrul INCDSB.
The smallest map of Romania "The construction technique for such structures is called DNA Origami, and it is based on the molecular principle of autonomous DNA assembly. The nucleotide sequences for about 100 DNA molecules are specially designed to fold in the desired form using one standard bacterial DNA sequence. The technique requires as necessarily an automation of the design process, so it is largely based on the development of specific computer algorithms, "said Dr. Eugen Czeizler, the scientific leader of the project. That is why, the team of researchers from this project is formed up of biologists, computer scientists and mathematicians, all members of the Department of Bioinformatics within the INCDSB.
"Tehnica ADN Origami implementata in Romania in cadrul INCDSB este o metoda de proiectare nanotehnologica cu spectru larg de aplicatii in doimeniul sanatatii, tehnologiei informatiei, energiei, etc" ne-a declarat directorul INCDSB, Manuela Sidoroff. Astfel, importanța rezultatului trece cu mult peste aspectul lui estetic. Avantajul acestei tehnici experimentale este că permite asamblarea la nivel sub-celular a practic oricărei structuri, atât bi- cat si tri-dimensionale. Materialul inițial din care aceste structuri trebuie sa fie realizate este neapărat ADN, dar alte tipuri de molecule se pot atașa ulterior, cum ar fi nanotuburi de carbon, particule metalice de aur sau argint, proteine, etc. "In momentul de față investigăm o tehnică de asamblare ordonată a unor filamente proteice folosind ca mediu de direcționare moleculele de ADN. Această tehnică ar putea produce o serie de nano-filtre a căror ochiuri ar putea avea dimensiuni si forme foarte bine definite," Dr. Eugen Czeizler. Este cunoscut faptul că nano-tehnologia pe bază de ADN este una din metodele care fac posibilă crearea așa numiților "smart-drugs", medicamente "inteligente" ce interacționează doar cu obiectivele lor ținta, cum ar fi celulele bolnave.
Foto: Stânga, modelul hărții României după care s-a urmărit simularea acestei structuri folosind ADN sintetic; Mijloc și dreapta, rezultatul reprezentat de structura ADN origami obținută în cadrul experimentelor de laborator; vizualizarea este efectuată cu un microscop de forță atomică.