La technique de l'origami ADN est une méthode largement utilisée pour faire des complexes, des nanostructures pourtant bien définies, avec des applications en biophysique, biologie moléculaire, ainsi que l'administration de médicaments et d'enzymes. Un défi majeur, cependant, a permis d'obtenir une stabilité durable dans les conditions requises pour ces applications.

Jusqu'à maintenant, la technique a nécessité des concentrations élevées de magnésium bien supérieures à celles trouvées dans le corps humain.

"L'assemblage d'origami d'ADN conventionnel nécessite des niveaux de magnésium facilement 10 à 30 fois plus élevés que ceux dans des conditions physiologiques normales. Avec notre méthode, on peut descendre en dessous du millième de la concentration minimale en magnésium rapportée précédemment, " déclare le professeur auxiliaire Veikko Linko de l'Université d'Aalto, qui a codirigé l'étude avec le Dr Adrian Keller de l'Université de Paderborn.

La clé de la méthode d'échange de tampon douce développée par les chercheurs consiste à éliminer efficacement les ions libres de la solution tampon, mais pas tout le magnésium résiduel des nanostructures. Des recherches antérieures ont identifié de faibles niveaux de magnésium comme l'un des paramètres les plus critiques qui réduisent la stabilité de l'origami de l'ADN dans les milieux de culture cellulaire.

« Nous avons découvert – de manière assez surprenante – que seuls le Tris et l'eau pure fonctionnaient bien avec de faibles niveaux de magnésium pour tous les types de structures, " explique Linko.

Tris est un composant courant des solutions tampons utilisées, par exemple, dans les applications biochimiques. Les résultats montrent que les tampons à base de phosphate avec une concentration suffisamment élevée de sodium ou de potassium peuvent également stabiliser l'origami d'ADN.

L'étude a examiné la stabilité de quasi-unidimensionnel, objets d'origami ADN bidimensionnels et tridimensionnels. Les nanostructures obtenues à l'aide de la technique ont montré une forte intégrité structurelle, maintenu même pendant de longues périodes.

« Nous pouvons stocker les structures dans des conditions de faible teneur en magnésium pendant des semaines, voire des mois, sans voir aucun défaut structurel. Ces découvertes pourraient ouvrir la voie à une pléthore d'utilisations biomédicales qui étaient auparavant considérées comme impossibles, comme par exemple les fluorophores et de nombreuses enzymes sont sensibles aux taux de magnésium, " envisage Linko.

Les chercheurs ont en outre observé que plus les hélices de leurs objets ADN étaient serrées, plus ils étaient sensibles à l'environnement dans des conditions de faible teneur en magnésium. Cela suggère que la stabilité de l'origami d'ADN peut être améliorée grâce à l'optimisation de la procédure de conception.