NanoGripper: Νανορομπότ από DNA καταπολεμά τους ιούς

Φανταστήκατε ποτέ ότι θα ήταν εφικτό οι επιστήμονες να πιάνουν τα σωματίδια του ιού με τον ίδιο τρόπο που πιάνουμε ένα μπαλάκι του τένις και να τα εμποδίσουν να μολύνουν τα κύτταρα;. Ερευνητές από το Illinois κατασκεύασαν ένα μικροσκοπικό χέρι με τέσσερα δάχτυλα για να κάνουν ακριβώς αυτό.

Η ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής τον Xing Wang του Πανεπιστημίου Urbana-Champaign του Illinois, δημιούργησε ένα μικροσκοπικό χέρι, που ονομάστηκε NanoGripper, από ένα μόνο κομμάτι διπλωμένου DNA που μπορεί να αρπάξει σωματίδια του ιού covid-19. Τα ευρήματά τους, καταδεικνύουν ότι το χέρι μπορεί να διεξάγει ένα γρήγορο τεστ για τον εντοπισμό του ιού, καθώς και να αποτρέψει τα σωματίδια από το να μολύνουν υγιή κύτταρα. Αν και η μελέτη επικεντρώθηκε ειδικά στον ιό covid-19, τα αποτελέσματα έχουν σημαντικές επιπτώσεις σε πολλές ιατρικές καταστάσεις.

«Θέλαμε να φτιάξουμε ένα ρομπότ από μαλακό υλικό, σε νανοκλίμακα, με λειτουργίες αρπαγής που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ πριν, ώστε να αλληλεπιδρά με κύτταρα, ιούς και άλλα μόρια για βιοϊατρικές εφαρμογές», δήλωσε ο Wang σε ανακοίνωση του πανεπιστημίου. «Χρησιμοποιούμε το DNA για τις δομικές του ιδιότητες. Είναι ισχυρό, εύκαμπτο και προγραμματιζόμενο. Ωστόσο, ακόμη και στον τομέα του DNA origami, αυτό είναι πρωτότυπο όσον αφορά την αρχή σχεδιασμού. Διπλώνουμε ένα μακρύ σκέλος DNA μπρος-πίσω για να φτιάξουμε όλα τα στοιχεία, τόσο τα στατικά όσο και τα κινούμενα κομμάτια, σε ένα βήμα».

Το NanoGripper διαθέτει τέσσερα αρθρωτά δάχτυλα και μια παλάμη. Τα δάχτυλα είναι προγραμματισμένα να προσκολλώνται σε συγκεκριμένους στόχους -στην περίπτωση του covid-19, την περιβόητη πρωτεΐνη spike του ιού- και να κλείνουν τη λαβή τους γύρω από αυτούς. Σύμφωνα με τη μελέτη, όταν οι ερευνητές εξέθεσαν κύτταρα με NanoGrippers σε covid-19, οι μηχανισμοί σύλληψης των χεριών εμπόδισαν τις πρωτεΐνες spike του ιού να μολύνουν τα κύτταρα.

«Θα ήταν πολύ δύσκολο να το εφαρμόσουμε αφού ένα άτομο έχει μολυνθεί, αλλά υπάρχει ένας τρόπος να το χρησιμοποιήσουμε ως προληπτικό θεραπευτικό μέσο», εξήγησε ο Wang. «Θα μπορούσαμε να φτιάξουμε μια ένωση αντι-ιικού ρινικού σπρέι. Η μύτη είναι το σημείο αιχμής για τους ιούς του αναπνευστικού συστήματος, όπως ο covid ή η γρίπη. Ένα ρινικό σπρέι με το NanoGripper θα μπορούσε να εμποδίσει τους εισπνεόμενους ιούς να αλληλεπιδράσουν με τα κύτταρα της μύτης».

Το χέρι είναι επίσης εξοπλισμένο με έναν μοναδικό αισθητήρα που ανιχνεύει το covid-19 σε 30 λεπτά με την ακρίβεια των γνωστών πλέον μοριακών δοκιμών qPCR που χρησιμοποιούνται στα νοσοκομεία.

«Όταν ο ιός κρατιέται στο χέρι του NanoGripper, ένα φθορίζον μόριο ενεργοποιείται για να απελευθερώσει φως όταν φωτίζεται από ένα LED ή ένα laser», δήλωσε ο Brian Cunningham, ένας από τους συνεργάτες του Wang στη μελέτη, επίσης από το Πανεπιστήμιο του Illinois Urbana-Champaign. «Όταν ένας μεγάλος αριθμός φθορίζοντος μορίου συγκεντρώνεται πάνω σε έναν ιό, γίνεται αρκετά φωτεινό στο σύστημα ανίχνευσής μας ώστε να μετράει κάθε ιό ξεχωριστά».

Σαν ένας πραγματικός ελβετικός σουγιάς, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να τροποποιήσουν το NanoGripper για να ανιχνεύσει και να αρπάξει ενδεχομένως άλλους ιούς, όπως ο HIV, η γρίπη ή η ηπατίτιδα Β, όπως περιγράφεται λεπτομερώς στη μελέτη. Η «πλευρά του καρπού» του NanoGripper θα μπορούσε επίσης να συνδεθεί με ένα άλλο βιοϊατρικό εργαλείο για πρόσθετες λειτουργίες, όπως η στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων.

Ο Wang, ωστόσο, σκέφτεται ακόμη πιο σοβαρά από τους ιούς: τον καρκίνο. Τα δάχτυλα θα μπορούσαν να προγραμματιστούν ώστε να στοχεύουν τα καρκινικά κύτταρα με τον ίδιο τρόπο που σήμερα εντοπίζουν τις πρωτεΐνες αιχμής του covid-19 και στη συνέχεια να παρέχουν εστιασμένες θεραπείες καταπολέμησης του καρκίνου. «Φυσικά θα απαιτηθούν πολλές δοκιμές, αλλά οι πιθανές εφαρμογές για τη θεραπεία του καρκίνου και η ευαισθησία που επιτυγχάνεται για διαγνωστικές εφαρμογές αναδεικνύουν τη δύναμη της μαλακής νανορομποτικής», κατέληξε ο Wang.

[via]