Revoluționar: Roboți în miniatură din ADN. Cum pot "florile" inteligente să livreze medicamente în corp și să facă intervenții 

Autor: Tiberiu Vasile

O echipă de cercetători de la Universitatea din Carolina de Nord (UNC) a creat roboți microscopici moi, inspirați de comportamentul adaptiv al organismelor vii. Aceste structuri minuscule, denumite „flori din ADN”, sunt realizate din cristale hibride ce combină ADN-ul cu materiale anorganice și se pot plia și desfăce rapid, în doar câteva secunde.

Cercetătorii explică faptul că mișcarea lor reversibilă le face printre cele mai dinamice materiale la scară nanometrică dezvoltate până în prezent, oferind perspective noi pentru aplicații în medicină, senzori și materiale inteligente.

„În viitor, flori care își pot schimba forma, înghițibile sau implantabile, ar putea fi proiectate pentru a livra doze țintite de medicamente, a efectua o biopsie sau a elimina un cheag de sânge”, a declarat Ronit Freeman, directorul laboratorului Freeman din cadrul UNC și autor principal al studiului.

Nanoboți care reacționează la mediu

Acești roboți microscopici, cu formă de flori, combina ADN-ul cu materiale anorganice pentru a crea structuri capabile să reacționeze la mediul înconjurător, similar cu organismele vii. ADN-ul fiecărei flori funcționează ca un sistem de control miniatural, ghidând reacția acesteia la schimbări precum temperatura, pH-ul sau semnale chimice. Florile se pot deschide, închide sau pot declanșa reacții chimice în funcție de condiții, ceea ce le permite să se adapteze și să îndeplinească sarcini în mod independent. 

O nouă tehnologie inovatoare combină biologia programabilă cu nanomaterialele pentru a crea structuri extrem de flexibile. Aceasta folosește ADN-ul proiectat să ghideze nanoparticulele în aranjamente complexe. Materialele rezultate pot să-și schimbe forma în mod reversibil atunci când sunt expuse la diferiți stimuli, datorită complementarității ADN-ului și stabilității aduse de elemente anorganice precum aurul sau oxidul de grafen. Rezultatul este o clasă complet nouă de roboți moi, capabili să se transforme repetat fără a-și compromite structura.

Posibile utilizări în medicină și nu numai

Cercetătorii estimează că aceste sisteme maleabile ar putea fi folosite în viitor pentru livrarea precisă a medicamentelor, eliminarea toxinelor sau pentru intervenții chirurgicale microscopice. În plus, ele ar putea juca un rol semnificativ în protecția mediului, reacționând la poluanți sau la modificările de mediu.

Cum funcționează

Inspirându-se din natura vie, oamenii de știință au creat cristale de ADN care imită comportamentele adaptive ale coralilor, deschiderea petalelor sau formarea țesuturilor. Obiectivul a fost realizarea unor sisteme artificiale capabile să perceapă mediul și să reacționeze la schimbările acestuia, o provocare dificil de atins la scară nanometrică.

Lanțurile de ADN au fost organizate în forme florale care reacționează la condițiile ambientale. Petalele se pliază în medii acide și revin la forma inițială când totul se normalizează. Această flexibilitate permite interacțiunea cu țesuturile biologice, inițierea de reacții chimice și eliberarea controlată a substanțelor.

Echipa de la UNC subliniază că, deși tehnologia se află încă în stadiu experimental, aceasta ar putea fi utilizată pentru biopsii minim invazive sau administrare personalizată de medicamente. „Florile din ADN ar putea naviga prin corp, detecta variațiile de pH din jurul tumorilor și reacționa prin eliberarea de medicamente sau colectarea de mostre”, adaugă echipa.

În afara aplicațiilor medicale, aceste materiale flexibile ar putea fi folosite pentru curățarea mediului sau pentru crearea unor dispozitive de stocare a datelor extrem de eficiente, capabile să păstreze cantități mari de informații digitale într-un spațiu foarte restrâns și cu un consum energetic redus.

„Această descoperire marchează un pas important către materiale care pot percepe și reacționa la mediul lor, reducând distanța dintre sistemele vii și mașini”, au concluzionat cercetătorii, conform comunicatului lor oficial.