Emulando os princípios de design da natureza, uma equipe do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia de Harvard, A Harvard Medical School e o Dana-Farber Cancer Institute criaram nanodispositivos feitos de DNA que se automontam e podem ser programados para se moverem e mudarem de forma sob demanda. Em contraste com as nanotecnologias existentes, esses nanodispositivos programáveis são altamente adequados para aplicações médicas porque o DNA é biocompatível e biodegradável.
A obra aparece no dia 20 de junho antecipadamente online Nature Nanotechnology .
Construído na escala de um bilionésimo de metro, cada dispositivo é feito de uma circular, molécula de DNA de fita simples que, uma vez que foi misturado com muitos pedaços curtos de DNA complementar, auto-monta em uma estrutura 3D predeterminada. As hélices duplas se dobram em maiores, struts lineares rígidos que se conectam por meio de DNA de fita única interveniente. Essas fitas simples de DNA puxam as hastes para uma forma 3D - muito parecido com as amarras que puxam os postes de uma barraca para cima para formar uma barraca. A resistência e estabilidade da estrutura resultam da maneira como ela distribui e equilibra as forças contrárias de tensão e compressão.
Este princípio arquitetônico - conhecido como tensegridade - tem sido o foco de artistas e arquitetos por muitos anos, mas também existe em toda a natureza. No corpo humano, por exemplo, ossos servem como escoras de compressão, com músculos, tendões e ligamentos atuando como portadores de tensão que nos permitem enfrentar a gravidade. O mesmo princípio governa como as células controlam sua forma em microescala.
"Esta nova tecnologia de nanofabricação baseada em automontagem pode levar a dispositivos médicos em nanoescala e sistemas de entrega de medicamentos, como imitações de vírus que introduzem drogas diretamente nas células doentes, "disse o co-investigador e diretor do Wyss Institute, Don Ingber. Um nanodispositivo que pode se abrir em resposta a um sinal químico ou mecânico pode garantir que as drogas não apenas cheguem ao alvo pretendido, mas também sejam liberadas quando e onde desejado.
Avançar, dispositivos nanoscópicos de tensegridade poderiam um dia reprogramar células-tronco humanas para regenerar órgãos lesados. As células-tronco respondem de maneira diferente dependendo das forças ao seu redor. Por exemplo, uma matriz extracelular rígida - a cola biológica ao redor das células - fabricada para imitar a consistência dos sinais ósseos para que as células-tronco se tornem osso, enquanto uma matriz pastosa mais próxima da consistência do tecido cerebral sinaliza o crescimento dos neurônios. Nanodispositivos de tensegridade "podem nos ajudar a ajustar e mudar a rigidez das matrizes extracelulares na engenharia de tecidos algum dia, "disse o primeiro autor Tim Liedl, que agora é professor da Ludwig-Maximilians-Universität em Munique.
"Esses pequenos canivetes suíços podem nos ajudar a fazer todos os tipos de coisas que podem ser úteis para a administração avançada de drogas e medicina regenerativa, "disse o investigador principal William Shih, Wyss é membro do corpo docente e professor associado de química biológica e farmacologia molecular no HMS e no Dana-Farber Cancer Institute. "Também temos uma máquina Xerox de DNA biológico útil que a natureza desenvolveu para nós, "tornando esses dispositivos fáceis de fabricar.
Esta nova capacidade "é um elemento bem-vindo na caixa de ferramentas da nanotecnologia de DNA estrutural, "disse Ned Seeman, professor de química da New York University.
