Het 3D-printen lukt nu op nanoschaal: een konijn van DNA.

Foto’s Erik Benson and Björn Högberg.

Wie door zijn wimpers kijkt, ziet op de microscoopfoto hiernaast een minuscuul konijntje. Het figuurtje bestaat helemaal uit DNA. Finse en Zweedse onderzoekers willen met dit nanokunstwerkje laten zien dat elke denkbare driedimensionale vorm nu van DNA te bouwen is. Vandaag beschrijven zij in Nature een nieuwe techniek om snel en efficiënt zulke DNA-figuren te ontwerpen.

DNA is voor nanotechnologen het perfecte knutselmolecuul. Twee DNA-strengen met een tegenovergestelde basevolgorde plakken spontaan aan elkaar. Meng de juiste strengen DNA met elkaar, en het gewenste figuur vouwt zichzelf.

De nieuwe methode van de Scandinaviërs bestaat uit drie stappen. In de eerste stap versimpelen ze een gedetailleerd computermodel, zoals van konijn, tot een simpel, hoekig model. In stap twee berekenen ze de route die één DNA-streng kan afleggen langs alle zijdes van het model, zonder dezelfde zijde twee keer te passeren. Wiskundigen noemen zo’n route een ‘Eulerwandeling’, naar de Zwitserse wiskundige Leonhard Euler die zich afvroeg of het mogelijk was een stadswandeling in Koningsberg te maken die over alle zeven bruggen voerde, zonder twee keer over dezelfde brug te lopen (het antwoord: nee).

In zijn eentje is deze lange DNA-streng een vormeloos, slap koord. In de laatste stap berekenen de onderzoekers welke korte strengen er nodig zijn om de lange streng te verstevigen en in de juiste vorm te dwingen. Het team maakte ook figuren van een mannetje, een wokkel en een flesje. De onderzoekers zien een toekomst voor zich waarin iedereen ‘met één klik’ een 3D-figuur in een DNA-nanovorm kan omzet.

Het DNA-konijntje is stevig omdat zijn structuur volledig uit driehoekjes bestaat. En er zit veel ‘lucht’ in de vorm. Bij eerdere vouwmethodes waren de DNA-strengen dichter op elkaar gepakt en viel het vormpje sneller weer uit elkaar. De onderzoekers hopen dat zij nog een praktische toepassing vinden voor hun knutselwerk. (NRC)