(Phys.org) - Le père fondateur de la nanotechnologie de l'ADN - un domaine qui forge de minuscules blocs de construction géométriques à partir de brins d'ADN - est récemment venu au SLAC pour obtenir une nouvelle vue de ces créations à l'aide de puissantes impulsions laser à rayons X.

Depuis des décennies, Nadrian C. "Ned" Seeman, professeur de chimie à l'université de New York, a étudié des moyens d'assembler des brins d'ADN en formes géométriques et en cristaux 3D avec des applications en biologie, bioinformatique et nanorobotique.

Il a déclaré que l'expérience menée du 7 au 11 février à la source de lumière cohérente Linac du SLAC avait permis pour la première fois à son équipe d'étudier les structures de l'ADN à l'aide de cristaux plus petits en solution à température ambiante.

Ils veulent savoir s'ils peuvent analyser plus précisément la structure de leurs échantillons dans cet état naturel, comme leurs travaux antérieurs reposaient sur de plus grandes, les échantillons congelés et le processus de congélation peuvent endommager les structures de l'ADN.

"Je pense que nous obtiendrons des résultats assez excitants, " Seeman a déclaré lors du dernier quart de travail de l'expérience LCLS de l'équipe. " Je suis très excité par tout ce que j'ai vu jusqu'à présent. "

Les cristaux d'ADN ont été suspendus dans un fluide et ont traversé le chemin de l'ultralumineux, impulsions laser ultracourtes à rayons X LCLS. Les détecteurs ont capturé des images, connu sous le nom de motifs de diffraction, produite lorsque la lumière des rayons X a frappé les cristaux. La technique est connue sous le nom de nanocristallographie aux rayons X.

Sébastien Boutet du SLAC, un instrumentiste au département d'imagerie à rayons X cohérente du LCLS, lesdits cristaux d'ADN utilisés dans l'expérience mesuraient jusqu'à environ 2 à 5 microns, ou 2 à 5 millièmes de millimètre, en taille. Les cristaux étaient en grande partie triangulaires et ont été auto-assemblés à partir d'objets ADN 3-D, formant un réseau ordonné. La première expérience du genre au LCLS impliquait « beaucoup d'essais et d'erreurs pour trouver la façon idéale de préparer les échantillons, ", a déclaré Boutet.

Les structures modifiées exploitent l'appariement chimique naturel de l'ADN pour lier ensemble de petits brins d'ADN. Les structures résultantes peuvent être utilisées pour construire de minuscules boîtes mécaniques et des robots programmables pour cibler les maladies, par exemple.

Les chercheurs peuvent également utiliser l'ingénierie de l'ADN comme plate-forme pour étudier d'autres molécules, comme les protéines, qui sont importants pour la recherche sur les maladies et le développement de médicaments mais sont difficiles à cristalliser, ce qui les rend difficiles à visualiser.

Lorsque ces protéines sont attachées à un échafaudage d'ADN, comme du sel enrobant un bretzel, les modèles qu'ils forment peuvent aider les scientifiques à analyser leur structure.

"Le but, finalement, est de pouvoir utiliser ce réseau comme véhicule de cristallisation pour des choses qui ne se cristallisent pas si facilement, " Seeman a dit, "et aussi pour contrôler la matière, en général, à l'échelle du nanomètre."

La capacité de former un réseau à partir de brins d'ADN, couplé au rôle fondamental que joue l'ADN en tant que support de stockage de données biologiques, a également engendré des recherches sur l'informatique basée sur l'ADN, dans lequel la chimie et la structure de l'ADN sont manipulées pour stocker des données et effectuer des tâches informatiques, remplir les fonctions des disques durs magnétiques et des puces de silicium.

"Le point clé de l'ADN est qu'il contient des informations - il est programmable, " a déclaré Seeman.