Sviluppo di adesivi biocompatibili e programmabili basati sugli acidi nucleici

Gli acidi nucleici (DNA, RNA e analoghi) sono molecole biologiche che oggigiorno è possibile sintetizzare in modo pianificato e controllato al di fuori degli organismi viventi. Lo stesso codice informazionale che permette agli acidi nucleici di costituire la memoria genetica degli organismi è anche un’efficace codice di programmazione dell’autoassemblaggio delle molecole di acido nucleico. Le regole di questo codice di auto-assemblaggio sono note ed è quindi oggi possibile sfruttarle per ottenere reticolazioni controllate di questi polimeri, sia in soluzione, che legati covalentemente a superfici di interesse. Secondo questa strategia è possibile preparare miscele di molecole che interagiscano in modo pianificato, anche secondo diversi livelli gerarchici di forze di interazione, per produrre reticolazioni che possano servire come connessione meccanica tra superfici. Millenni di evoluzione hanno perfezionato la strategia che la natura utilizza ogni volta che è necessario produrre materiali con straordinarie proprietà meccaniche (come nel caso delle conchiglie). I legami che congiungono due diverse superfici devono contenere dei domini in grado di cedere sotto tensione, senza però comportare la separazione delle superfici. Si può dimostrare sperimentalmente e computazionalmente che la presenza di questi domini “sacrificali” porta ad una adesione migliore che nel caso di un legame derivato da un forte legame che non contenga tali strutture. Nel corso delle nostre attività (in collaborazione con ricercatori dell’Istituto di Ricerca Max Planck di Scienza dei Polimeri di Mainz, Germania) abbiamo concepito una serie di strategie che dovrebbero portare alla realizzazione di adesivi biocompatibili basati sull’interazione di acidi nucleici nano-strutturati ottenuti per autoassemblaggio di polinucleotidi a sequenza controllata. L’approccio è materia di un brevetto congiunto presentato dall’Università di Bologna e dall’Istituto Max Planck. Carattere importante di questi adesivi ottenuti con biopolimeri è la biocompatibilità, la possibilità di operare in ambiente acquoso, la possibile modulazione del tempo di degradazione. Il controllo della sequenza dei polinucleotidi ottenuti permette la pianificazione delle interazioni tra le catene polimeriche e della formazione di strutture sacrificali, controllando quindi le proprietà meccaniche degli adesivi.