Ερευνητές στη Βασιλεία κατασκεύασαν επαναχρησιμοποιούμενο νανορομπότ με DNA «Velcro»

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας στην Ελβετία ανέπτυξαν ένα αρθρωτό νανορομπότ που χρησιμοποιεί συμπληρωματικές αλυσίδες DNA για να συνδέει αυτόνομα τα εξαρτήματά του, ένας σχεδιασμός που παρομοιάζουν με έναν μικροσκοπικό σεληνιακό πύραυλο. Το σύστημα, το οποίο δημοσιεύτηκε στο Advanced Functional Materials, μείωσε τη βιωσιμότητα των καρκινικών κυττάρων στο 16% εντός 72 ωρών σε εργαστηριακές δοκιμές.sflorg+2

Μια μηχανή δύο μερών

Το νανορομπότ αποτελείται από μια μονάδα μαγνητικής πρόωσης και μια κάψουλα φορτίου που συνδέονται με αυτό που η ομάδα αποκαλεί σύστημα «μοριακού Velcro» βασισμένο στο DNA. Οι συμπληρωματικές αλυσίδες DNA και στις δύο μονάδες διασφαλίζουν ότι αυτοσυναρμολογούνται με προγραμματιζόμενο τρόπο και παραμένουν σταθερά συνδεδεμένες.sflorg

Η κάψουλα φορτίου στεγάζει τέσσερα νανοκλίμακας πολυμερή κυστίδια που προστατεύουν τα ενθυλακωμένα ένζυμα. Τα μόρια μπορούν να εισέλθουν μέσω πόρων, να υποστούν επεξεργασία από τα ένζυμα και τα προϊόντα τους να απελευθερωθούν στο περιβάλλον. «Τα προηγούμενα νανορομπότ σχεδιάζονται συχνά μόνο για μια συγκεκριμένη εργασία», δήλωσε η καθηγήτρια Cornelia Palivan, η οποία ηγήθηκε της έρευνας. «Το αρθρωτό μας σύστημα, από την άλλη πλευρά, μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικές εφαρμογές.»sflorg

Εξόντωση καρκινικών κυττάρων στο εργαστήριο

Η ομάδα δοκίμασε το σύστημα σε καρκινικά κύτταρα HeLa. Εξοπλισμένα με βιομόρια πρόσδεσης, τα νανορομπότ συσσωρεύτηκαν στις επιφάνειες των κυττάρων και, όταν φορτώθηκαν με τα απαραίτητα ένζυμα, παρήγαγαν τοπικά ένα αντικαρκινικό φάρμακο. «Το φάρμακο μπορεί να έχει μια συγκεντρωμένη τοπική δράση εάν χρησιμοποιήσουμε το νανορομπότ μας για να το στοχεύσουμε συγκεκριμένα στα καρκινικά κύτταρα», δήλωσε η Δρ. Voichita Mihali, κύρια συγγραφέας της μελέτης.sflorg

Επειδή η μονάδα πρόωσης είναι μαγνητική, τα νανορομπότ μπορούν να ανακτηθούν μετά την ολοκλήρωση της εργασίας τους. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι μπορούσαν να διαχωρίσουν τις μονάδες, να ξαναγεμίσουν τις κάψουλες φορτίου και να τις επανασυνδυάσουν — ένα χαρακτηριστικό επαναχρησιμοποίησης με πιθανή αξία για τη βιομηχανική κατάλυση και την περιβαλλοντική αποκατάσταση.youtube+1

Ευρύτερες προοπτικές

Το έργο διεξήχθη στο πλαίσιο του Ελβετικού Εθνικού Κέντρου Ικανοτήτων στην Έρευνα για τη Μηχανική Μοριακών Συστημάτων και του Ελβετικού Ινστιτούτου Νανοεπιστήμης, με συνεργάτες στο Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης. Αν και η χρήση σε ανθρώπους παραμένει μακροπρόθεσμος στόχος, η πλατφόρμα μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικούς τομείς απλώς τροποποιώντας την κάψουλα φορτίου — τοποθετώντας την ως ένα ευέλικτο εργαλείο για στοχευμένη ιατρική, κατάλυση και καθαρισμό νερού.myscience+1