Emulando los principios de diseño de la naturaleza, un equipo del Instituto Wyss de Harvard para la Ingeniería de Inspiración Biológica, La Escuela de Medicina de Harvard y el Instituto de Cáncer Dana-Farber han creado nanodispositivos hechos de ADN que se autoensamblan y pueden programarse para moverse y cambiar de forma a pedido. A diferencia de las nanotecnologías existentes, Estos nanodispositivos programables son muy adecuados para aplicaciones médicas porque el ADN es tanto biocompatible como biodegradable.
La obra aparece en el avance online del 20 de junio Nanotecnología de la naturaleza .
Construido a la escala de una milmillonésima parte de un metro, cada dispositivo está hecho de una circular, Molécula de ADN monocatenario que, una vez que se ha mezclado con muchas piezas cortas de ADN complementario, se autoensambla en una estructura 3D predeterminada. Las hélices dobles se pliegan en grandes, puntales lineales rígidos que se conectan interviniendo ADN monocatenario. Estas hebras individuales de ADN tiran de los puntales hacia arriba en una forma 3D, al igual que las ataduras tiran de los postes de la tienda para formar una tienda. La fuerza y la estabilidad de la estructura son el resultado de la forma en que distribuye y equilibra las fuerzas contrarias de tensión y compresión.
Este principio arquitectónico, conocido como tensegridad, ha sido el enfoque de artistas y arquitectos durante muchos años. pero también existe en toda la naturaleza. En el cuerpo humano por ejemplo, los huesos sirven como puntales de compresión, con musculos, tendones y ligamentos actuando como portadores de tensión que nos permiten hacer frente a la gravedad. El mismo principio gobierna cómo las células controlan su forma a microescala.
"Esta nueva tecnología de nanofabricación basada en el autoensamblaje podría conducir a dispositivos médicos a nanoescala y sistemas de administración de fármacos, como imitaciones de virus que introducen fármacos directamente en las células enfermas, ", dijo el co-investigador y director del Instituto Wyss, Don Ingber. Un nanodispositivo que puede abrirse en respuesta a una señal química o mecánica podría asegurar que los medicamentos no solo lleguen al objetivo previsto, sino que también se liberen cuando y donde se desee.
Más lejos, Los dispositivos nanoscópicos de tensegridad podrían algún día reprogramar células madre humanas para regenerar órganos lesionados. Las células madre responden de manera diferente según las fuerzas que las rodean. Por ejemplo, una matriz extracelular rígida, el pegamento biológico que rodea a las células, fabricada para imitar la consistencia de las señales óseas a las células madre para que se conviertan en hueso, mientras que una matriz espesa más cercana a la consistencia del tejido cerebral indica el crecimiento de las neuronas. Los nanodispositivos de tensegridad "podrían ayudarnos a ajustar y cambiar la rigidez de las matrices extracelulares en la ingeniería de tejidos algún día, "dijo el primer autor Tim Liedl, que ahora es profesor en la Ludwig-Maximilians-Universität en Munich.
"Estas pequeñas navajas suizas pueden ayudarnos a hacer todo tipo de cosas que podrían ser útiles para la administración avanzada de fármacos y la medicina regenerativa, "dijo el investigador principal William Shih, Miembro de la facultad central de Wyss y profesor asociado de química biológica y farmacología molecular en HMS y Dana-Farber Cancer Institute. "También tenemos una práctica máquina Xerox de ADN biológico que la naturaleza desarrolló para nosotros, "facilitando la fabricación de estos dispositivos.
Esta nueva capacidad "es un elemento bienvenido en la caja de herramientas de nanotecnología de ADN estructural, "dijo Ned Seeman, profesor de química en la Universidad de Nueva York.
