Забудьте на мгновение классический образ робота. Больше никаких металлических рычагов, шестерен и цепей. Будущее микроробототехники основано на силе ДНК. Это отправная точка НаноГриппер, программируемая структура нуклеиновых кислот, которая самособирается в «миниатюрную руку» с четырьмя пальцами и ладонью. «Молекулярное оригами», но с очень конкретной целью: захватить смертельные вирусы, такие как SARS-CoV-2, и заблокировать их до того, как они заразят клетки; или доставлять лекарства сверхточно, распознавая специфические маркеры на опухолях. Давайте вместе посмотрим, как работает эта наноинженерная разработка и почему она может произвести революцию в медицине будущего.
NanoGripper, (очень) миниатюрная рука, сделанная из ДНК
Знаете ли вы игру оригами? Вот представьте, что вы можете согнуть одна очень длинная молекула ДНК для получения программируемой трехмерной формы. Именно это и сделали исследователи Университета Иллинойса под руководством профессора. Син Ван. Я связываю исследование здесь, очень интересно, опубликовано в журнале Science Robotics.
Результатом является НаноГриппер: структура размером в несколько нанометров (миллионных долей миллиметра), напоминающая руку с четырьмя сочлененными пальцами и ладонью. «Секрет» заключается в конструкции ДНК, которая сгибается взад и вперед, как страница в книге, чтобы за один шаг создать как статическую, так и движущуюся часть.
Ловля вируса голыми руками
Хорошо, но какой смысл в такой маленькой «руке»? Просто: реклама захватывать вирусы, точно так же, как ваша рука поступила бы с предметом. Пальцы NanoGripper на самом деле содержат определенные последовательности ДНК, называемые аптамеры, запрограммированный на связывание с конкретными целями, как молекулярная липучка. В случае с коронавирусом SARS-CoV-2 эти «липучки» распознают белок-шип, своего рода корону, которая позволяет вирусу прикрепляться к клеткам. Как только цель зафиксирована, пальцы сгибаются, чтобы зажать вирус в тиски.
Практическое применение: экспресс-тесты и блокировка инфекций.
Ловить вирус голыми руками – это зрелищно, но какой в этом толк? Ну, есть много применений. Во-первых, это позволяет вам очень быстро и чувствительно обнаружить присутствие возбудителя. Исследователи на самом деле они соединили NanoGripper с фотонным датчиком: когда вирус попадает в «руку», он активирует выделение флуоресцентных молекул, которые заставляют его светиться, как светлячок. Результат: а тестирование на COVID который всего за 30 минут достигает той же чувствительности, что и молекулярные тампоны, используемые в больницах.
Но это еще не все. NanoGripper тоже может полностью блокировать проникновение вирусов в клетки, эффективно предотвращая инфекцию. Испытания в пробирке показали, что при контакте с клетками, а затем на воздействии коронавируса, NanoGrippers они обволакивают поверхность вируса, предотвращая взаимодействие белка-шипа с клеточными рецепторами.
Конечно, в случае заражения будет сложно использовать эту технологию в качестве лекарства. Но в будущем это может открыть двери противовирусные спреи для носа на основе NanoGripper. Ведь нос — главные «ворота» для респираторных вирусов, таких как грипп и COVID, верно?
NanoGripper, нанопочтальон для противораковых препаратов
Потенциал NanoGripper выходит далеко за рамки вирусов. Внеся несколько изменений в «код» ДНК, можно создать пальцы, которые узнают. специфические маркеры на опухолевых клетках. Это открывает дверь в один Сверхадресная доставка противораковых препаратов, применяя химиотерапию или другие методы лечения только там, где они необходимы, и сохраняя здоровые ткани. Перспектива, которая невероятна.
Мы только в начале
Давайте внесем ясность: путь к переносу NanoGripper из пробирки к кровати пациента еще долгий. Необходимо множество испытаний и усовершенствований, например, чтобы сделать его более стабильным в биологической среде и способным нести адекватную фармакологическую «нагрузку».
Мы являемся свидетелями кануна мягкая наноробототехника, сделанный из биологических молекул, который преподнесет нам много сюрпризов. Ведь сама природа учит нас, что для получения необыкновенных функций не нужны жесткие и громоздкие механизмы. Просто посмотрите на сложность наших клеток: они сами по себе настоящие нанороботы, которые постоянно работают, чтобы заставить нас функционировать. Биологическое вдохновение в сочетании с программируемостью синтетической ДНК обещает открыть новую эру точной медицины, в которой крошечные «руки» или другие молекулярные устройства смогут выявлять угрозы или проводить лечение именно там, где это необходимо, что значительно упрощает диагностику и лечение. более точным и эффективным.
У медицины большое будущее, потому что оно будет маленькое. Очень, очень маленький.
