Progettazione di geni artificiali per la costruzione di materiali bioispirati e sostenibili

RomeRicercatori della UCLA Samueli School of Engineering e dell'Università di Roma Tor Vergata hanno sviluppato geni artificiali che emulano il modo in cui le cellule biologiche costruiscono strutture. Questi geni sono progettati per formare strutture autoassemblanti seguendo una sequenza specifica, offrendo un nuovo metodo per la creazione di materiali biomolecolari. Lo studio, guidato dalla Professoressa Elisa Franco e pubblicato su Nature Communications, dimostra come questi geni artificiali possano collaborare per costruire materiali utilizzabili in diversi modi, come tubi di DNA su scala nanometrica e altri biomateriali.

Questa ricerca avrà molte applicazioni future. Potrebbe rivoluzionare la medicina permettendo la creazione di tessuti o organi artificiali che siano in grado di crescere autonomamente all'interno del corpo, fondamentale per guarire e sostituire parti del corpo. Nel settore biotecnologico, le aziende potrebbero sfruttare questi materiali per sviluppare avanzati sistemi di somministrazione di farmaci, dove la degradazione dei materiali è tanto cruciale quanto la loro composizione. Gli stessi principi potrebbero favorire la creazione di materiali intelligenti che modificano le loro funzionalità in risposta agli stimoli ambientali.

Il sistema offre una grande versatilità. Anziché aumentare il numero di molecole per accrescere la complessità, utilizza la tempistica delle istruzioni molecolari. Questo approccio potrebbe rivoluzionare la progettazione dei materiali, permettendo la creazione di strutture diverse a partire da pochi componenti, semplicemente modificando l'ordine e la tempistica dell'attivazione genica. Questa metodologia è ampliabile e potrebbe avere un notevole impatto sulla biologia sintetica.

Il controllo preciso su come i materiali vengono assemblati e smontati offre grandi vantaggi per una produzione sostenibile. Questa abilità riduce gli sprechi permettendo il riutilizzo degli stessi componenti per diverse applicazioni. La ricerca dimostra che possiamo impiegare gli stessi materiali per vari utilizzi, riducendo la necessità di materie prime, con benefici per l'economia e l'ambiente.

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Questa tecnologia viene utilizzata in biologia e nelle scienze dei materiali in modo innovativo. I ricercatori possono costruire e smantellare strutture usando le piastrelle di DNA, guidate da segnali specifici dell'RNA. Questo livello di controllo potrebbe presto rendere la biologia sintetica rilevante in settori come la sanità e la produzione industriale.

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Questo studio amplia la nostra comprensione dell'ingegneria genetica e indica che essa potrebbe trasformare il modo in cui produciamo beni e curiamo malattie in futuro. Il sostegno di enti prestigiosi, come il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e organizzazioni europee, evidenzia l'interesse mondiale e i potenziali effetti rivoluzionari di questa ricerca.