Nanotechnologia od dawna obiecuje rewolucję w medycynie, a nanoroboty odgrywają w tym kluczową rolę. Te mikroskopijne maszyny są projektowane, by działać wewnątrz organizmu – diagnozować choroby, precyzyjnie dostarczać leki czy naprawiać uszkodzone komórki. Dzięki nim terapie mogą stać się bardziej efektywne i mniej inwazyjne.
Czytaj też: Te nanoboty zbudowali z DNA! Śmiała wizja badaczy spełnia się na naszych oczach
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Stuttgarcie pod kierownictwem prof. Laury Na Liu opracował system wykorzystujący technologię “DNA origami”. Dzięki niej możliwe jest składanie cząsteczek DNA w precyzyjne struktury, które mogą zmieniać kształt oraz funkcjonować jako narzędzia w modyfikowaniu biologicznych membran. Badania te, opublikowane w Nature Materials, stanowią milowy krok w projektowaniu syntetycznych komórek i celowanego dostarczania leków.
Nanoroboty do dostarczania leków coraz bliżej
Kształt i struktura komórek mają kluczowe znaczenie dla ich funkcji biologicznych. Inspirując się zasadą “forma podąża za funkcją”, naukowcy od dawna starają się projektować sztuczne komórki, które mogłyby naśladować zdolności biologicznych odpowiedników. Dzięki postępom w technologii DNA otwiera się możliwość tworzenia kanałów transportowych, które przenoszą terapeutyczne białka przez membrany komórkowe.
Czytaj też: Nadchodzą leki sterowane światłem. To może być przyszłość medycyny
Zespół prof. Na Liu zastosował nanoroboty DNA do zmiany kształtu i przepuszczalności błon lipidowych w syntetycznych komórkach. Wykorzystano gigantyczne pęcherzyki jednobłonowe (GUV), które symulują strukturę żywych komórek. Za pomocą sygnałów chemicznych sterowano zachowaniem nanorobotów, które mogły deformować błony i tworzyć kanały transportowe.
Kluczowym osiągnięciem badań było zaprojektowanie kanałów transportowych w membranach GUV. Kanały te umożliwiały przenikanie dużych cząsteczek, takich jak białka terapeutyczne czy enzymy, i mogły być zamykane w razie potrzeby. To krok w stronę tworzenia systemów dostarczania leków, które będą bardziej wydajne i precyzyjne niż tradycyjne metody.
Prof. Stephan Nussberger, który jest współautorem tej pracy, wyjaśnia:
Oznacza to, że możemy użyć nanorobotów DNA do zaprojektowania kształtu i konfiguracji GUV, aby umożliwić tworzenie kanałów transportowych w błonie. To niezwykle ekscytujące, że mechanizm funkcjonalny nanorobotów DNA na GUV nie ma bezpośredniego odpowiednika biologicznego w żywych komórkach.
Przełomowe badania stawiają pytanie, czy nanoroboty mogą być projektowane z mniejszą złożonością niż naturalne systemy biologiczne, a mimo to działać skutecznie w środowisku żywych komórek. Co ważne, funkcjonalność tych sztucznych systemów nie ma bezpośrednich odpowiedników w naturze, co podkreśla ich innowacyjność.
System stworzony przez naukowców pozwala na efektywne transportowanie leków przez błony komórkowe i ich dostarczanie dokładnie tam, gdzie są potrzebne. To potencjalnie rewolucyjne rozwiązanie w leczeniu chorób, które wymagają precyzyjnych interwencji, takich jak nowotwory czy zaburzenia autoimmunologiczne.
