Pesquisadores da University of Jyväskylä e da Aalto University, na Finlândia, desenvolveram uma nanoestrutura de DNA personalizada que pode realizar uma tarefa predefinida em condições semelhantes às do corpo humano. Para fazer isso, a equipe construiu um transportador em forma de cápsula que abre e fecha de acordo com o nível de pH da solução circundante. A nanocápsula pode ser carregada - ou embalada - com uma variedade de cargas, fechado para entrega e aberto novamente por meio de um aumento sutil de pH.

A função da nanocápsula de DNA é baseada em resíduos de DNA responsivos ao pH.

Para fazer isso acontecer, a equipe projetou uma estrutura de origami de DNA semelhante a uma cápsula funcionalizada com fitas de DNA responsivas ao pH. Esses nanodesigns dinâmicos de DNA são freqüentemente controlados pela simples ligação de hidrogênio de duas sequências de DNA complementares. Aqui, metade da cápsula foi equipada com domínios de DNA de fita dupla específicos que poderiam formar uma hélice tripla de DNA - em outras palavras, uma estrutura helicoidal composta de três, não apenas duas moléculas de DNA - ligando-se a um DNA de fita única adequado na outra metade.

"A formação do triplex pode acontecer apenas quando o pH circundante da solução está correto. Chamamos essas fitas responsivas ao pH de travas de pH, 'porque quando os fios interagem, eles funcionam de forma semelhante às suas contrapartes macroscópicas e bloqueiam a cápsula em um estado fechado. Incluímos vários motivos em nosso design de cápsula para facilitar a abertura / fechamento da cápsula com base no comportamento cooperativo das travas. A abertura da cápsula é realmente muito rápida e requer apenas um ligeiro aumento do pH da solução, "explica o primeiro autor do estudo, estudante de doutorado Heini Ijäs do Centro de Nanociências da Universidade de Jyvaskyla ..

Nanopartículas e enzimas podem ser carregadas e encapsuladas dentro das cápsulas

Para aproveitar as nanocápsulas para o transporte de cargas úteis moleculares ou substâncias terapêuticas, a equipe projetou a cápsula com uma cavidade que poderia hospedar diferentes materiais. Eles demonstraram que tanto as nanopartículas de ouro quanto as enzimas podem ser carregadas (pH alto) e encapsuladas dentro das cápsulas (pH baixo) e novamente exibidas (pH alto). Ao monitorar a atividade enzimática, os pesquisadores descobriram que a carga permaneceu totalmente funcional ao longo do processo.

"A coisa mais intrigante sobre as cápsulas de origami de DNA é que o pH limite no qual a abertura e o fechamento ocorrem é totalmente ajustável selecionando as sequências de base das travas de pH. Projetamos o pH limite para ser 7,2-7,3, perto do pH do sangue. No futuro, este tipo de transportador de droga pode ser otimizado para abrir seletivamente dentro de células cancerosas específicas, que podem manter um pH mais alto do que os normais saudáveis, "diz Veikko Linko, Professor Adjunto da Aalto University.

Avançar, as cápsulas permaneceram funcionais nas concentrações fisiológicas de magnésio e sódio, e em 10 por cento do plasma sanguíneo, e pode continuar a funcionar em concentrações plasmáticas ainda mais altas. Juntos, essas descobertas ajudam a pavimentar o caminho para o desenvolvimento de veículos de entrega de medicamentos inteligentes e totalmente programáveis ​​para a nanomedicina.