Basel-forskare bygger återanvändbar nanorobot med DNA-”kardborreband”

Forskare vid Universitetet i Basel i Schweiz har utvecklat en modulär nanorobot som använder komplementära DNA-strängar för att autonomt koppla ihop sina komponenter, en design de liknar vid en miniatyrmånraket. Systemet, som publicerats i Advanced Functional Materials, minskade cancercellernas livsduglighet till 16 % inom 72 timmar i laboratorietester.sflorg+2

En tvådelad maskin

Nanoroboten består av en magnetisk framdrivningsmodul och en nyttolastkapsel sammanlänkade av vad teamet kallar ett DNA-baserat "molekylärt kardborreband". Komplementära DNA-strängar på båda modulerna säkerställer att de självmonteras på ett programmerbart sätt och förblir stabilt kopplade.sflorg

Nyttolastkapseln inrymmer fyra polymervesiklar i nanoskala som skyddar inkapslade enzymer. Molekyler kan komma in genom porer, bearbetas av enzymerna och deras produkter släppas ut i den omgivande miljön. "Tidigare nanorobotar är ofta designade för endast en specifik uppgift", säger professor Cornelia Palivan, som ledde forskningen. "Vårt modulära system kan däremot anpassas till olika applikationer."sflorg

Dödar cancerceller i laboratoriet

Teamet testade systemet på HeLa-cancerceller. Utrustade med docknings-biomolekyler ackumulerades nanorobotarna på cellytor, och när de laddades med de nödvändiga enzymerna producerade de lokalt ett cancerläkemedel. "Läkemedlet kan ha en koncentrerad lokal effekt om vi använder vår nanorobot för att specifikt rikta det mot cancercellerna", säger Dr. Voichita Mihali, studiens huvudförfattare.sflorg

Eftersom framdrivningsmodulen är magnetisk kan nanorobotarna hämtas efter att de slutfört sin uppgift. Forskarna demonstrerade att de kunde separera modulerna, fylla på nyttolastkapslarna och sätta ihop dem igen – en återanvändbarhetsfunktion med potentiellt värde för industriell katalys och miljösanering.youtube+1

Bredare utsikter

Arbetet utfördes inom det schweiziska nationella kompetenscentret för forskning om molekylär systemteknik och det schweiziska nanovetenskapsinstitutet, med samarbetspartners vid Heidelbergs universitet. Även om användning i människor förblir ett långsiktigt mål, kan plattformen anpassas till olika domäner genom att helt enkelt modifiera nyttolastkapseln – vilket positionerar den som ett mångsidigt verktyg för målsökande medicin, katalys och vattenrening.myscience+1