Mamma, ho la febbre!

Lunedì, 21 Novembre, 2016

Mamma, ho la febbre! Mi si è acceso il tatuaggio “nunchaku” sul braccio
Cristalli liquidi di molecole sintetiche di DNA promettono di diventare i materiali per la futura creazione di display a cristalli liquidi ultraveloci e biocompatibili e di termometri sottopelle. Lo studio è pubblicato su Nature Communications

Display LCD ultraveloci disponibili direttamente sulla nostra pelle per seguire la serie preferita o le ultime notizie in qualsiasi momento; tatuaggi che si accendono e si spengono a seconda della temperatura del corpo, destinati a prendere il posto dei termometri tradizionali. Non si tratta di fantascienza ma del risultato degli studi condotti da un team internazionale che è riuscito a realizzare cristalli liquidi biocompatibili da filamenti di DNA a doppia elica disciolti in acqua con caratteristiche fuori dal comune. Per la Sapienza ha partecipato allo studio, pubblicato su Nature Communications, il fisico Cristiano De Michele che ha seguito gli aspetti teorico-computazionali. I ricercatori sono riusciti a riprodurre una fase particolare, detta smettica, in cui le particelle di DNA si dispongono come barrette lungo la stessa direzione e, a differenza di altre fasi, mantengono un certo ordine nella loro disposizione spaziale. Infatti i cristalli non necessariamente passano in modo diretto allo stato liquido, ma in particolari condizioni, sono in grado di organizzarsi in fasi intermedie, dette mesofasi, che presentano le caratteristiche sia dello stato solido cristallino, che di quello liquido, da cui il nome di cristalli liquidi con cui vengono anche chiamate queste fasi. A seconda della mesofase che attraversano, i cristalli liquidi cambiano l’orientamento e la disposizione spaziale delle molecole. Nell’osservare tutte le mesofasi basate sul DNA, i ricercatori non erano finora riusciti a ottenere sperimentalmente la fase smettica che è caratterizzata da un certo ordine spaziale delle molecole. “Abbiamo disegnato due opportune sequenze di basi nucleiche che a temperature ambiente si appaiano a formare delle nanoparticelle lunghe circa 50 nanometri costituite da due doppie eliche di circa 16 nanometri di lunghezza e di 2 nanometri di diametro connesse da un singolo filamento di basi nucleiche lungo circa 13 nanometri” - commenta De Michele – “Queste nanoparticelle quindi hanno la forma di una nunchaku, ossia dell’arma tradizionale diffusa in molti paesi dell’Asia orientale e usata, ad esempio, nelle arti marziali del kung-fu e del jujitsu, ma, rispetto a quest’ultima, sono ben 30 milioni di volte più piccole!”. I cristalli liquidi così ottenuti, oltre ad essere di dimensioni nanometriche, sono assolutamente biocompatibili e quindi hanno la capacità di essere metabolizzati dagli organismi viventi senza nessun effetto dannoso sulle funzioni vitali. Questa scoperta potrà, ad esempio, permettere in futuro la realizzazione di display LCD ultraveloci direttamente sulla nostra pelle per via della biocompatibilità del DNA. Più semplicemente si potrebbero anche creare degli inchiostri liquido-cristallini con cui realizzare dei tatuaggi che si possano “accendere” e “spegnere” o che siano animati. Sulla falsariga di quest’ultima idea, degli inchiostri liquido-cristallini basati sul DNA potrebbero essere usati come termometri di modo che, se le temperatura supera una certa soglia, un opportuno “tatuaggio” di avvertimento appaia sulla pelle.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications ("Smectic phase in suspensions of gapped DNA duplexes" Doi: 10.1038/ncomms13358)

Focus
Le scoperte scientifiche sono come costruzioni: ogni ricercatore lascia in eredità, con il suo studio e le sue intuizioni, i tasselli che permetteranno allo studioso, in grado di cogliere la visione d’insieme e combinare tutti i “pezzi”, di arrivare alla grande scoperta. Il botanico Friedrich Reinitzer nel 1888 osservò con altri occhi, rispetto agli altri, il benzonato di colesterile e si accorse che nel riscaldarlo inizialmente diventava opaco e con il progressivo alzarsi della temperatura si schiariva. Poi, una volta raffreddato il liquido si cristallizzava. Scoprì i cristalli liquidi senza sapere che dopo circa 85 anni sarebbero stati utilizzati nella realizzazione di display LCD. “Il vero viaggio di scoperta non consiste nel trovare nuovi territori, ma nel possedere altri occhi, vedere l'universo attraverso gli occhi di un altro, di centinaia d'altri: di osservare il centinaio di universi che ciascuno di loro osserva, che ciascuno di loro è”. M. Proust

Info
Cristiano De Michele
Dipartimento di Fisica
T (+39) 06 06 49913524 M (+39) 333 4059531
cristiano.demichele@roma1.infn.it