دانشمندان دانشگاه مک‌گیل با استفاده از قفس‌ DNA، ذرات پلیمری را به‌صورت خودآرا شکل دادند.

روش جدیدی برای شکل‌دهی پلیمر، می‌تواند برای ساخت مواد جدید در طیف وسیعی از حوزه‌ها مثل زیست‌پزشکی و ساخت ربات‌ نرم به کار گرفته شود. در پژوهشی که در مجله Nature Chemistry منتشر شد، محققان روشی برای ساخت ذرات پلیمری نامتقارن شرح می‌دهند که در یک فضای محدود و بسته، اتم‌ها  برای ساخت یک مولکول با هم پیوند برقرار می‌کنند.

پلیمرها در همه چیز مثل پوشاک، بسته‌بندی غذا، پرینتر سه‌بعدی و الکترونیک استفاده می‌شوند. ساخت  پلیمر خودآرا با محدودیت تشکیل فرم‌های متقارن مثل کروی یا استوانه‌ای مواجه است. مدت‌ها است که دانشمندان روی تولید ساختارهای پلیمری نامتقارن مثل ساخت ذرات ژانوس متمرکز هستند. ذرات ژانوس به نانو‌ذراتی گفته می‌شود که دو سطح کاملا متفاوت دارند؛ به‌عنوان مثال می‌تواند یک سمت آن آب‌گریز و سمت دیگر آب‌دوست باشد و در صنعت بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین امروزه استفاده از پلیمرهای نامتقارن جهت کاربردهای خاص و جدید توسط دانشمندان مورد توجه قرار گرفته است، مثل ساخت ربات‌های نرم و انعطاف‌پذیری که می‌توانند به دلیل نامتقارن بودن ساختارهای پلیمری، در شریط و محیط‌های متفاوت، فرم بگیرند یا حرکت کنند. پروفسور هانادی اسلیمن از بخش شیمی دانشگاه مک‌گیل کانادا، در این رابطه توضیح می‌دهد:

در حال حاضر در علم شیمی‌ پلیمر، معرفی یک روش ساخت قابل برنامه‌ریزی و زمانبندی در سطح مولکولی بسیار دشوار است. کپی کردن شیمیایی اطلاعات موجود در نانو ساختارهای DNA، یک روش بسیار کارآمد جهت رفع مشکلات مربوط به کنترل هدفمند اندازه و شکل در ساخت مواد پلیمری خواهد بود.

استفاده از قفس‌های DNA

در سال ۲۰۱۳ تیم تحقیقاتی اسلیمن، روش‌های جدیدی جهت ساخت قفس‌های نانو‌ساختار از جنس DNA معرفی کردند که می‌توانست زنجیره‌های لیپیدی را به شکل ذرات کروی در قفس‌ها ایجاد کند. ذرات کروی از جنس لیپید به‌عنوان حامل‌های دارو در بدن می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند.

در ابداع جدید توسط تیم اسلیمن، در قفس‌های DNA، پلیمرهای کروی به‌صورت از پیش طراحی‌شده و خودآرا شکل می‌گیرند. در مرحله بعد، قفس‌ها از بین می‌روند و ساختار پلیمری، مولکول‌های DNA را به خود جذب می‌کند. به این دلیل که DNA به‌عنوان قالب جهت ساخت ذرات پلیمر استفاده می‌شود، اندازه و همچنین تعداد واحد‌های مولکولی مورد استفاده در ساخت پلیمر با دقت بسیار زیادی قابل کنترل است. پلیمر نامتقارن ساخته‌شده با این روش، در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد. به‌عنوان مثال، در یک نانو‌ذره پلیمر چندبخشی، هر بخش می‌تواند یک نوع داروی خاص را حمل کند. در نتیجه آزاد‌سازی داروها در بدن با محرک‌های خاص و در زمان‌های خاص انجام می‌شود. یا در مورد دیگر، غشاهای متخلخلی که نامتقارن هستند، می‌تواند برای جداسازی مولکول‌ها به‌صورت گزینشی مورد استفاده قرار گیرد.