p Apenas na medicina do câncer os médicos visam atacar e matar legiões de células do próprio paciente. Mas células espectadoras saudáveis ​​muitas vezes são apanhadas em fogo cruzado mortal, é por isso que os tratamentos contra o câncer podem causar efeitos colaterais graves nos pacientes. p Os pesquisadores buscam medicamentos mais inteligentes para atingir apenas os bandidos. Uma esperança é que pequenos robôs na escala de um bilionésimo de um metro possam vir em seu socorro, entrega de medicamentos diretamente às células cancerosas nocivas. Para fazer esses nanorrobôs, pesquisadores na Europa estão se voltando para os blocos básicos de construção da vida - o DNA.

p Hoje, robôs vêm em todas as formas e tamanhos. Um dos robôs industriais mais fortes pode levantar carros com peso superior a duas toneladas. Mas materiais como o silício não são tão adequados nas menores escalas.

p Embora você possa fazer padrões realmente pequenos em silício sólido, você não pode realmente transformá-lo em dispositivos mecânicos abaixo de 100 nanômetros, diz o professor Kurt Gothelf, químico e nanotecnologista de DNA na Universidade Aarhus, na Dinamarca. É aí que entra o DNA. "O diâmetro da hélice do DNA é de apenas dois nanômetros, "diz o Prof. Gothelf. Um glóbulo vermelho tem cerca de 6, 000 nanômetros de diâmetro.

p Lego

p Dra. Tania Patiño, nanotecnologista da Universidade de Roma, na Itália, diz que o DNA é como Lego. "Você tem esses pequenos blocos de construção e pode colocá-los juntos para criar a forma que quiser, "ela explicou. Para continuar a analogia, O DNA vem em quatro blocos de cores diferentes e duas das cores se emparelham uma em frente à outra. Isso os torna previsíveis.

p Depois de amarrar uma linha de blocos de DNA, outra linha formará pares opostos. Os cientistas aprenderam como encadear o DNA de forma a introduzir divisões e dobras. "Por um design inteligente, você ramifica as fitas de DNA de modo que agora você tem três dimensões, "disse o professor Gothelf." É muito fácil prever como ele se dobra. "

p A Dra. Patiño está desenvolvendo nanorobóticos de DNA autopropelidos em seu projeto, DNA-Bots. "O DNA é altamente sintonizável, "disse ela." Podemos ter um software que nos mostre quais sequências produzem quais formas. Isso não é possível com outros materiais nesta escala minúscula. "

p Embora os nanorrobôs de DNA estejam longe de serem usados ​​em pessoas, com o Prof. Gothelf dizendo que 'não veremos nenhum medicamento com base nisso nos próximos dez anos, "progresso está sendo feito no laboratório. Os cientistas já podem obter uma seqüência de DNA de um vírus, e, em seguida, projete usando um software trechos mais curtos de DNA para emparelhar e dobrar a corda na forma desejada. "Esta técnica incrível é chamada de origami de DNA, "disse o Prof. Gothelf. Isso permite que os cientistas criem bots 3D feitos de DNA.

p Em uma descoberta inicial, O laboratório de pesquisa do Prof. Gothelf fez uma caixa de DNA com uma tampa que se abriu. Mais tarde, outro grupo construiu um robô em forma de barril que poderia abrir quando reconhecesse proteínas cancerígenas, e liberar fragmentos de anticorpos. Essa estratégia está sendo perseguida para que um dia um robô de DNA possa se aproximar de um tumor, ligue-se a ele e libere sua carga assassina.

p "Com os nanorrobôs, poderíamos ter uma entrega mais específica para um tumor, "disse o Dr. Patiño." Não queremos que nossos medicamentos sejam entregues a todo o corpo. "Ela está no laboratório do professor Francesco Ricci, que funciona em dispositivos de DNA para a detecção de anticorpos e entrega de drogas.

p Enquanto isso, a rede Prof. Gothelf dirige, DNA-Robótica, está treinando jovens cientistas para fazer peças para a robótica de DNA que podem realizar certas ações. O Prof. Gothelf está trabalhando em um 'parafuso e cabo' que se assemelha ao freio de mão de uma bicicleta, onde a força em um lugar faz uma mudança em outra parte do robô de DNA. Uma ideia crítica na rede é 'plug and play, "o que significa que todas as peças construídas serão compatíveis em um futuro robô.

p Corrente sanguínea

p Além de realizar funções específicas, a maioria dos robôs pode se mover. Os robôs de DNA são minúsculos demais para nadar contra nossa corrente sanguínea, mas ainda é possível construir neles pequenos motores úteis usando enzimas.

p O Dr. Patiño desenvolveu anteriormente uma nanoswitch de DNA que podia sentir a acidez do ambiente. Seu dispositivo de DNA também funcionava como um micromotor autopropulsor, graças a uma enzima que reagia com moléculas de urease comuns encontradas em nossos corpos e agia como fonte de energia. “A reação química pode produzir energia suficiente para gerar movimento, "disse o Dr. Patiño.

p O movimento é importante para que os nanorrobôs cheguem onde precisam estar. "Poderíamos injetar esses robôs na bexiga e eles coletam a energia química usando a urease e se movem, "disse o Dr. Patiño. No futuro, esse movimento 'os ajudará a tratar um tumor ou um local de doença com mais eficiência que as nanopartículas passivas, que não pode se mover. "Recentemente, Patiño e outros relataram que as nanopartículas equipadas com nanomotores se espalham mais uniformemente do que as partículas imóveis quando injetadas na bexiga de camundongos.

p Em vez de nadar no sangue, os nanobots podem ser capazes de atravessar barreiras em nosso corpo. A maioria dos problemas na entrega de medicamentos se deve a essas barreiras biológicas, como camadas mucosas, observa o Dr. Patiño. As barreiras existem para impedir os germes, mas muitas vezes bloqueiam as drogas. Os robôs de DNA autopropelidos do Dr. Patiño podem mudar a permeabilidade dessas barreiras ou simplesmente passar por elas.

p Estabilidade

p As nanopartículas podem ser expelidas da bexiga de um paciente, mas esta opção não é tão fácil em outras partes do corpo, onde robôs biodegradáveis ​​que se autodestruam podem ser necessários. DNA é um material ideal, já que é facilmente quebrado dentro de nós. Mas isso também pode ser uma desvantagem, já que o corpo pode mastigar rapidamente um robô de DNA antes de fazer o trabalho. Os cientistas estão trabalhando no revestimento ou camuflagem do DNA e no fortalecimento das ligações químicas para aumentar a estabilidade.

p Uma outra desvantagem potencial é que pedaços nus de DNA podem ser vistos pelo sistema imunológico como sinais de inimigos bacterianos ou virais. Isso pode desencadear uma reação inflamatória. Por enquanto, nenhum nanobot de DNA jamais foi injetado em uma pessoa. Apesar disso, O Prof. Gothelf está confiante de que os cientistas podem contornar esses problemas.

p De fato, estabilidade e reação imunológica foram obstáculos que os desenvolvedores de vacinas de mRNA - que entregam instruções genéticas ao corpo dentro de uma nanopartícula - tiveram que superar. "As vacinas Moderna e Pfizer (BioNTech) (para COVID-19) têm uma fita de oligonucleotídeo modificada que é formulada em uma nano-vesícula, então está perto de ser um pequeno nanorrobô, "disse o Prof. Gothelf. Ele prevê um futuro em que os nanorrobôs de DNA entreguem drogas exatamente onde necessário. Por exemplo, uma droga poderia ser anexada a um robô de DNA com um ligante especial que é cortado por uma enzima que só é encontrada dentro de certas células, garantindo assim que a droga seja liberada em um local preciso.

p Mas a robótica do DNA não é apenas para a nanomedicina. O Prof. Gothelf está misturando química orgânica com nanorrobôs de DNA para transmitir luz ao longo de um fio que tem apenas uma molécula de largura. Isso poderia miniaturizar ainda mais a eletrônica. Os bots de DNA podem ajudar na fabricação em escalas menores, porque eles podem colocar moléculas em distâncias assustadoramente minúsculas, mas precisas umas das outras.

p Por enquanto, A robótica do DNA para a medicina é o sonho da maioria dos cientistas. "Você poderia fazer estruturas que são muito mais inteligentes e muito mais específicas do que é possível hoje, "disse o Prof. Gothelf." Isso tem o potencial de fazer uma geração completamente nova de drogas. "