Investigadores de la Universidad de Jyväskylä y la Universidad Aalto en Finlandia han desarrollado una nanoestructura de ADN personalizada que puede realizar una tarea predefinida en condiciones similares al cuerpo humano. Para hacerlo el equipo construyó un portador en forma de cápsula que se abre y se cierra de acuerdo con el nivel de pH de la solución circundante. La nanocápsula se puede cargar (o embalar) con una variedad de carga, cerrado para la entrega y abierto de nuevo mediante un sutil aumento de pH.

La función de la nanocápsula de ADN se basa en residuos de ADN sensibles al pH.

Para que esto suceda el equipo diseñó una estructura de origami de ADN en forma de cápsula funcionalizada con hebras de ADN sensibles al pH. Estos nanodiseños dinámicos de ADN a menudo se controlan mediante el simple enlace de hidrógeno de dos secuencias de ADN complementarias. Aquí, la mitad de la cápsula estaba equipada con dominios de ADN de doble hebra específicos que podrían formar una triple hélice de ADN; en otras palabras, una estructura helicoidal compuesta por tres, no sólo dos moléculas de ADN, uniéndose a un ADN monocatenario adecuado en la otra mitad.

"La formación de triplex sólo puede ocurrir cuando el pH circundante de la solución es el correcto. A estas hebras sensibles al pH las llamamos pestillos de pH, 'porque cuando las hebras interactúan, funcionan de manera similar a sus contrapartes macroscópicas y bloquean la cápsula en un estado cerrado. Incluimos múltiples motivos en nuestro diseño de cápsula para facilitar la apertura / cierre de la cápsula en función del comportamiento cooperativo de los pestillos. La apertura de la cápsula es realmente muy rápida y solo requiere un ligero aumento del pH en la solución. "explica el primer autor del estudio, estudiante de doctorado Heini Ijäs del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyvaskyla ..

Las nanopartículas y enzimas podrían cargarse y encapsularse dentro de las cápsulas.

Aprovechar las nanocápsulas para transportar cargas moleculares o sustancias terapéuticas, el equipo diseñó la cápsula con una cavidad que podría albergar diferentes materiales. Demostraron que tanto las nanopartículas de oro como las enzimas podían cargarse (pH alto) y encapsularse dentro de las cápsulas (pH bajo) y mostrarse nuevamente (pH alto). Al monitorear la actividad enzimática, los investigadores encontraron que la carga seguía siendo completamente funcional durante el transcurso del proceso.

"Lo más intrigante de las cápsulas de origami de ADN es que el umbral de pH en el que se abren y cierran es totalmente ajustable seleccionando las secuencias de bases de los pestillos de pH. Diseñamos el umbral de pH para que sea de 7,2 a 7,3, cerca del pH de la sangre. En el futuro, este tipo de portador de fármacos podría optimizarse para abrirse selectivamente dentro de células cancerosas específicas, que pueden mantener un pH más alto que los normales sanos, "dice Veikko Linko, Profesor adjunto de la Universidad de Aalto.

Más lejos, las cápsulas permanecieron funcionales a concentraciones fisiológicas de magnesio y sodio, y en un 10 por ciento de plasma sanguíneo, y puede continuar haciéndolo a concentraciones plasmáticas aún mayores. Juntos, Estos hallazgos ayudan a allanar el camino para el desarrollo de vehículos de administración de fármacos inteligentes y totalmente programables para la nanomedicina.