Des scientifiques du Center for Advancing Electronics Dresden / TU Dresden et de l'Université de Tokyo dirigés par le Dr Thorsten-Lars Schmidt (cfaed) ont développé une méthode pour protéger les structures d'origami d'ADN de la décomposition dans les milieux biologiques. Cette protection permet de futures applications en nanomédecine ou en biologie cellulaire.

Le positionnement précis des molécules individuelles les unes par rapport aux autres est fondamentalement difficile. La nanotechnologie de l'ADN permet la synthèse d'objets de taille nanométrique avec des formes programmables à partir de nombreux fragments d'ADN produits chimiquement. L'une des méthodes les plus utilisées dans ce domaine est appelée « DNA origami » qui permet de fabriquer des nanoparticules aux formes presque arbitraires, qui sont environ mille fois plus petits que le diamètre d'un cheveu humain. Ils peuvent être fonctionnalisés de manière spécifique au site avec une grande variété de matériaux tels que des molécules de protéines individuelles, anticorps, molécules médicamenteuses ou nanoparticules inorganiques. Cela permet de les placer dans des géométries ou des distances définies avec une précision nanométrique.

Grâce à ce contrôle unique de la matière à l'échelle nanométrique, Les nanostructures d'ADN ont également été envisagées pour des applications en biologie moléculaire et en nanomédecine. Par exemple, ils peuvent être utilisés comme supports de médicaments programmables, dispositifs de diagnostic ou pour étudier la réponse des cellules à des molécules précisément disposées. Cependant, bon nombre de ces nanostructures d'ADN artificielles nécessitent une concentration en sel beaucoup plus élevée que celle des fluides corporels ou des tampons de culture cellulaire pour maintenir leur structure et donc leur fonctionnalité. De plus, ils peuvent être dégradés rapidement par des enzymes spéciales (nucléases) présentes dans les fluides corporels tels que la salive ou le sang qui digèrent l'ADN étranger. Cette instabilité limite toute application biologique ou médicale.

Pour pallier cette carence, une équipe dirigée par le chef du groupe de recherche cfaed, le Dr Thorsten L. Schmidt (Technische Universität Dresden / Allemagne) a recouvert plusieurs structures d'origami d'ADN différentes avec un polymère synthétique. Ce polymère est constitué de deux segments, un court segment chargé positivement qui "colle" électrostatiquement le polymère à la nanostructure d'ADN chargée négativement et une longue chaîne polymère non chargée qui couvre l'ensemble de la nanostructure ressemblant à une fourrure. Dans leur étude "Block Copolymer Micellization as a Protection Strategy for DNA Origami" publiée dans Angewandte Chemie [DOI:10.1002/anie.201608873] ils ont montré que de telles nanostructures d'ADN recouvertes de polymères étaient protégées contre la digestion par la nucléase et les conditions de faible teneur en sel. De plus, ils ont montré que des structures fonctionnalisées avec des nanoparticules peuvent être protégées par le même mécanisme.

Cette simple, une voie rentable et robuste pour protéger les structures à base d'ADN pourrait donc permettre des applications en biologie et en nanomédecine, où l'origami d'ADN non protégé serait dégradé.