„Oamenii ar aprecia să aibă capsule inteligente care să activeze automat medicamentele atunci când detectează boala și să se oprească atunci când aceasta este vindecată. În principiu, acest lucru ar putea fi posibil cu materialele noastre care se schimbă de formă,” a declarat autorul principal Ronit Freeman, PhD, și profesor asociat la USC și liderul unui grup de cercetare care încearcă să dezvolte materiale noi folosind componente biologice care se auto-asamblează.
Florile de ADN sunt asamblate din ADN hibrid, cristale anorganice care răspund la stimuli din mediu, cum ar fi schimbările de aciditate (pH), permițând schimbări reversibile în formă – contractare, îndoire și pliere – în câteva secunde. Petalele pot deschide sau închide în funcție de condițiile mediului local, mișcare care poate fi folosită pentru a declanșa o reacție chimică, pentru a elibera molecule sau pentru a interacționa cu țesuturile.
Ideea pentru acești shapeshifteri la scară nanometrică a fost inspirată de procesele naturale, cum ar fi înflorirea petalelor, pulsarea coralilor sau plierea țesuturilor în organisme biologice. „Ne inspirăm din designurile naturii, cum ar fi florile înfloritoare sau țesutul în creștere și le traducem în tehnologie care ar putea gândi, mișca și adapta pe cont propriu,” a spus Freeman.
Pentru a construi actuatoarele în formă de flori, echipa a folosit un proces numit polimerizare de ADN cu transferază deoxinucleotidică terminală (TdT), care asamblează blocuri de ADN copolimeri în cristale de pirofosfat de cobalt în formă de flori. Prin modificarea secvenței, lungimii și aranjamentului spațial al segmentelor de ADN sensibile la pH (bogate în citozină) și inerte (bogate în timidină), cercetătorii pot programa modul în care floarea reacționează.
„De exemplu, în răspuns la medii acide, blocurile C interspersate adoptă o configurație de i-motiv, acționând astfel ca arcuri moleculare care instruiesc florile să se contracte/umfle sau să se închidă/deschidă reversibil,” au scris cercetătorii.
Aceste transformări structurale pot avea loc într-un interval de dimensiuni, de la ADN de dimensiuni nanometrice la cristale de dimensiuni micrometrice, permițând cercetătorilor să controleze mecanic aceste structuri în funcție de aplicațiile lor. ADN-ul din floare oferă o metodă pentru compartimentalizarea reacțiilor biochimice, permițându-i să stocheze și apoi să activeze căi enzimatice sau să elibereze încărcături precum proteine, acizi nucleici sau molecule mici în răspuns la semnalele de mediu.
În contextul biomedic, florile de ADN ar putea fi proiectate să răspundă la micromediul acid al tumorilor sau zonelor de infecție. Florile ar putea transporta o încărcătură de medicament care este eliberată doar atunci când petalele simt și răspund la un mediu cu pH scăzut, apoi ar putea fi dezactivate odată ce condițiile normale sunt reîntrunate.
Senior Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionat de lifespan, fan David Sinclair.
