b'\n_START_ARTICLE_\nNanotecnologia del DNA\n_START_PARAGRAPH_\nLa nanotecnologia del DNA \xc3\xa8 un ramo della nanotecnologia che utilizza le singole propriet\xc3\xa0 di riconoscimento molecolare del DNA e altri acidi nucleici per creare strutture progettate, controllabili fuori dal DNA. Questo ha possibili applicazioni nel campo dell\'autoassemblaggio molecolare e nel computer a DNA. In questo campo, il DNA viene utilizzato come un materiale strutturale piuttosto che come un messaggero di informazione genetica, facendone un esempio di bionanotecnologia.\n_START_SECTION_\nStoria\n_START_PARAGRAPH_\nIl concetto di nanotecnologia del DNA fu inventato da Nadrian Seeman ai primi degli anni \'80. Come cristallografo, Seeman era frustrato per la casualit\xc3\xa0 e per le congetture che coinvolgevano la cristallizzazione di  molecole._NEWLINE_Nell\'autunno 1980, mentre era in un pub del campus, Seeman fu ispirato dall\'incisione di M. C. Escher, Profondit\xc3\xa0 , rendendosi conto che un reticolo tridimensionale di DNA poteva essere usato per orientare molecole prefissate, semplificando il loro studio cristallografico. Nel 1991, il laboratorio di Seeman pubblic\xc3\xb2 la sintesi di un cubo fatto di DNA, il primo oggetto tridimensionale su nanoscala, per il quale egli ricevette nel 1995 il Premio Feynman per la Nanotecnologia, seguito da un ottaedro troncato di DNA. Tuttavia, divenne presto chiaro che questi oggetti non fossero abbastanza rigidi per formare reticoli tridimensionali._NEWLINE_Seeman svilupp\xc3\xb2 il pi\xc3\xb9 rigido motivo "DX" , e in collaborazione con Erik Winfree, nel 1998 pubblic\xc3\xb2 la creazione di reticoli bi-dimensionali di tessere (tiles) DX. Queste strutture basate su tessere avevano il vantaggio di fornire la capacit\xc3\xa0 di implementare il computer a DNA, dimostrato da Winfree e Paul Rothemund nel 2004, e per cui condivisero il Premio Feynman per la Nanotecnologia del 2006._NEWLINE_Il campo ha continuato a espandersi. Il primo motivo di nanomacchina di DNA che cambia la sua struttura in risposta a un input venne dimostrato nel 1999. La nanoarchitettura, per prima proposta da Seeman nel 1987, cominciava ad essere dimostrata entro il 2006. Sempre nello stesso anno, Rothemund dimostrava per prima la nuova tecnica dell\'origami del DNA per creare in modo semplice e robusto molecole di DNA avvolte in qualsiasi forma. Nel 2009, Seeman ha pubblicato la sintesi di un reticolo tridimensionale, quasi trent\'anni dopo che si era proposto di farlo.\n_START_SECTION_\nProgetto\n_START_PARAGRAPH_\nIl principale obiettivo della nanotecnologia del DNA \xc3\xa8, data una struttura e/o funzionalit\xc3\xa0 di riferimento, di determinare quali sequenze di molecole di DNA si verranno ad assemblare in tale struttura. Ci sono una serie di approcci diversi utilizzati per progettare le sequenze di DNA che formano la struttura desiderata.\n_START_SECTION_\nStrutture basate su tessere\n_START_PARAGRAPH_\nIl primo metodo per la creazione di nanostrutture di DNA era di costruirle fuori dalle pi\xc3\xb9 piccole unit\xc3\xa0 discrete. Questo metodo ha il vantaggio di essere in grado di separare concettualmente le interazioni pi\xc3\xb9 forti che formano ogni tessera (tile) dall\'assemblaggio della struttura completa pi\xc3\xb9 grande. Viene spesso usato per fare reticoli periodici, ma pu\xc3\xb2 anche essere utilizzato per implementare l\'auto-assemblaggio algoritmico facendone una piattaforma per il computer a DNA\n_START_SECTION_\nAssemblaggio cinetico\n_START_PARAGRAPH_\nLa maggior parte del progetto della nanotecnologia del DNA si concentra solo sulla progettazione di sequenze in modo che la struttura di riferimento sia al minimo termodinamico, senza prendere in considerazione il percorso di assemblaggio. Recentemente vi \xc3\xa8 stato interesse a controllare la cinetica dell\'auto-assemblaggio del DNA, in modo che anche la dinamica del transiente possa essere programmata nell\'assemblaggio. Tale metodo ha inoltre il vantaggio di procedere isotermicamente e quindi non necessita di un passaggio di "ricottura" (annealing) termica richiesta per gli approcci unicamente termodinamici.\n_START_SECTION_\nProgetto di sequenza primario\n_START_PARAGRAPH_\nDopo ognuno degli approcci di cui sopra, utilizzati per progettare la struttura secondaria di un molecola di riferimento, una sequenza effettiva di nucleotidi deve essere concepita nel modo in cui si andranno a formare nella struttura desiderata. Il progetto dell\'acido nucleico \xc3\xa8 il processo che genera una serie di sequenze di acido nucleico che verr\xc3\xa0 ad associarsi ad una desiderata conformazione (vedi, per esempio, la struttura dell\'RNA). Il progetto dell\'acido nucleico \xc3\xa8 centrale nel campo della nanotecnologia del DNA._NEWLINE_Il progetto dell\'acido nucleico ha obiettivi simili a quelli delle proteine: in entrambi, la sequenza di monomeri viene progettata per favorire la desiderata struttura avvolta o associata impedendo strutture alternative. Il progetto dell\'acido nucleico ha il vantaggio di essere un problema computazionalmente pi\xc3\xb9 semplice, poich\xc3\xa9 la semplicit\xc3\xa0 delle regole base pairing di Watson-Crick porta a metodi euristici semplici che danno progetti sperimentalmente robusti. Tuttavia, le strutture degli acidi nucleici sono meno versatili delle proteine nella loro funzionalit\xc3\xa0.\n_START_SECTION_\nStrutture di riferimento\n_START_PARAGRAPH_\nSono state definite e sintetizzate molte strutture fatte di DNA.\n_START_SECTION_\nReticoli bi-dimensionali\n_START_PARAGRAPH_\nLe molecole DX o a Doppio Crossover possono essere corredate con code di DNA in modo da combinarle in un reticolo periodico bi-dimensionale. Ogni molecola DX possiede quattro terminali, una per ciascuna estremit\xc3\xa0 dei due domini a doppia elica, e questi possono essere equipaggiati con code di DNA che li programma per combinarli in uno schema specifico. Pi\xc3\xb9 di un tipo di DX pu\xc3\xb2 essere usato in modo da organizzare in file o in ogni altro modello tassellato. Essi formano cos\xc3\xac dei fogli piatti estesi che sono essenzialmente cristalli bi-dimensionali di DNA._NEWLINE_Le disposizioni bi-dimensionali sono state fatte anche con altri motivi, incluso quelle con il rombo della giunzione di Holliday e altri basati su disposizioni DX nelle forme di triangoli ed esagoni.\n_START_SECTION_\nStrutture tri-dimensionali discrete\n_START_PARAGRAPH_\nUn certo numero molecole tri-dimensionali di DNA sono state fabbricate in modo che potessero avere la connettivit\xc3\xa0 di un poliedro, come un ottaedro o un cubo. In altre parole, i duplex di DNA tracciano i contorni di un poliedro con una giunzione di DNA ad ogni vertice._NEWLINE_Le pi\xc3\xb9 lontane dimostrazioni di poliedri di DNA coinvolgevano molteplici legature e passaggi di sintesi in fase solida per creare poliedri catenani. Il lavoro pi\xc3\xb9 recente ha ottenuto poliedri la cui sintesi \xc3\xa8 molto pi\xc3\xb9 facile. Tra questi vi \xc3\xa8 un ottaedro troncato di DNA fatto da un unico lungo filamento destinato ad avvolgersi nella conformazione corretta, come pure il tetraedro, che pu\xc3\xb2 essere prodotto da quattro filamenti di DNA in un unico passaggio._NEWLINE_Strutture di DNA con facce solide sono state costruite, utilizzando il metodo dell\'origami del DNA. Questi possono essere programmati per aprire e rilasciare il loro carico in risposta a uno stimolo, il che li rende potenzialmente utili come gabbie molecolari programmabili.\n_START_SECTION_\nNanotubi di DNA\n_START_PARAGRAPH_\nOltre alle lastre piane, sono state fatte disposizioni DX per formare tubi cavi di 4-20 nm di diametro. Questi nanotubi di DNA sono talvolta simili per forma e dimensioni ai nanotubi di carbonio, ma questi ultimi sono pi\xc3\xb9 forti e migliori come conduttori, dal momento che i nanotubi di DNA sono pi\xc3\xb9 facilmente modificati e collegati ad altre strutture.\n_START_SECTION_\nReticoli tridimensionali estesi\n_START_PARAGRAPH_\nLa creazione di reticoli tridimensionali fuori dal DNA era l\'obiettivo primario della nanotecnologia del DNA, ma si \xc3\xa8 rivelato uno dei pi\xc3\xb9 difficili da realizzare. Il successo nella costruzione di reticoli di DNA tridimensionali \xc3\xa8 stato infine conseguito nel 2009 utilizzando un motivo basato sul concetto di tensegrit\xc3\xa0, un equilibrio tra forze di trazione e compressione.\n_START_SECTION_\nApplicazioni\n_START_PARAGRAPH_\nLa nanotecnologia del DNA si focalizza nella creazione di molecole con strutture e funzionalit\xc3\xa0 progettate. Sono state dimostrate molte classi di sistemi funzionali.\n_START_SECTION_\nNanoarchitettura\n_START_PARAGRAPH_\nL\'idea di usare le disposizioni del DNA per l\'assemblaggio di altre molecole funzionali \xc3\xa8 stata in giro per un po\', ma solo recentemente sono stati fatti progressi nel mettere in pratica questi tipi di schemi. Nel 2006, i ricercatori legarono in modo covalente una nanoparticella d\'oro a una tessera basata sul DX mostrando che l\'auto-assemblaggio delle strutture del DNA assemblavano anche le nanoparticelle ospitate su di esse. Uno schema di hosting non-covalente venne mostrato nel 2007, usando i poliammidi di Dervan su una apparato DX per organizzare proteine streptavidine su specifici tipi di tessere di DNA._NEWLINE_Precedentemente nel 2006 LaBean mostr\xc3\xb2 le lettere "D" "N" e "A" create su un apparato DX 4x4 usando la streptavidina. _NEWLINE_Il DNA \xc3\xa8 stato anche utilizzato per assemblare un transistor ad effetto di campo con un singolo nanotubo di carbonio cintato.\n_START_SECTION_\nCircuiti logici\n_START_PARAGRAPH_\nUn progetto chiamato "anello staminale" (stem loop), costituito da un singolo filamento di DNA che ha un anello (loop) al termine, \xc3\xa8 una struttura dinamica che si apre e si chiude quando una porzione di DNA si lega alla parte finale ad anello. Questo effetto \xc3\xa8 stato sfruttato per creare diverse porte logiche, utilizzate per creare i computer MAYA I e MAYA II che, in una certa misura, possono giocare il tic-tac-toe .\n_START_SECTION_\nMateriali e metodi\n_START_PARAGRAPH_\nIl DNA con sequenza ordinaria \xc3\xa8 prontamente disponibile attraverso la sintesi di oligonucleotidi. Questo processo \xc3\xa8 di solito automatizzato, utilizzando una macchina per la sua sintesi e il DNA ordinario \xc3\xa8 reperibile in commercio presso molti fornitori._NEWLINE_Le sequenze di singoli filamenti di DNA che costituiscono la struttura di riferimento sono progettati in modo computazionale. La modellizzazione o modellistica molecolare e la modellistica termodinamica sono a volte utilizzate per ottimizzare le sequenze di DNA._NEWLINE_Le molecole di DNA create dalla nanotecnologia del DNA sono si solito caratterizzate dalla elettroforesi in gel, la quale fornisce informazioni riguardo alla dimensione e alla forma delle molecole di DNA, indicando se si sono formate in modo appropriato. L\'etichettatura fluorescente (fluorescent labelling) e il trasferimento di energia per risonanza di fluorescenza vengono anche usate per caratterizzare la struttura delle molecole._NEWLINE_Le strutture di DNA possono essere direttamente descritte dal microscopio a forza atomica, il quale le raffigura depositate su una superficie piana. Questo metodo \xc3\xa8 abbastanza adatto per estendere le strutture bidimensionali, ma lo \xc3\xa8 di meno per le strutture tri-dimensionali discrete. Per queste ultime la crio-microscopia elettronica sta ottenendo successo come un metodo importante. I reticoli tri-dimensionali estesi vengono analizzati tramite la cristallografia a raggi X.'