La nuova funzione dei nanorobot (Canva) - systemscue.it
La nanotecnologia, può aiutarci in numerosi settori (soprattutto, nella medicina). E i nanorobot, si stanno specializzando per questo.
La nanotecnologia del DNA, sta aprendo nuove prospettive per la medicina e la biologia sintetica. Gli scienziati dell’Università di Stoccarda, guidati dalla Prof.ssa Laura Na Liu, hanno, infatti, sviluppato un sistema innovativo che utilizza il cosiddetto “DNA origami”, per controllare la struttura e la funzione delle membrane biologiche. Un approccio, questo, rivoluzionario, e che potrebbe facilitare il trasporto mirato (di carichi terapeutici) all’interno delle cellule. Allo stesso tempo, aprendo la strada a nuove strategie per la somministrazione di farmaci e di altre terapie avanzate.
La forma e la morfologia delle cellule, svolgono un ruolo essenziale nella loro funzionalità. E nella biologia sintetica, adattare siffatte caratteristiche alle necessità terapeutiche è una sfida complessa. Non a caso, i recenti progressi nella nano-tecnologia del DNA, stanno permettendo la creazione di canali di trasporto capaci di far passare proteine ed enzimi, attraverso membrane cellulari. Strutture artificiali che imitano la funzionalità di quelle biologiche, offrendoci un modello semplificato per lo studio delle interazioni lipidiche, e delle dinamiche cellulari.
La membrana cellulare, nello specifico, è composta da un doppio strato lipidico, agendo come una barriera selettiva che regola il passaggio di sostanze fra l’interno e l’esterno della cellula. E attraverso il DNA origami, i ricercatori son riusciti a modificare questa struttura, creando canali temporanei che consentono il passaggio di molecole di grandi dimensioni (come le proteine terapeutiche). Canali i quali, possono esser aperti o chiusi in modo controllato, migliorando l’efficienza del trasporto intra-cellulare.
Quindi, la creazione di nano-robot in grado di interagire con cellule sintetiche, rappresenta una vera pietra miliare nel settore. Il team di ricerca, in questione, ha impiegato strutture di DNA piegate in forme tridimensionali, capaci di rispondere a specifici segnali esterni. E proprio i nano-robot, inseriti all’interno di vescicole unilamellari giganti (GUV), son stati in grado di influenzare la forma e la permeabilità della membrana: consentendo l’ingresso di proteine, e altri composti utili. Le GUV, simili a cellule reali, costituiscono, nello specifico, un sistema-modello ideale per studiare i comportamenti cellulari, in condizioni controllate.
La nanotecnologia del DNA, grazie alla sua flessibilità e precisione, si sta dimostrando uno strumento estremamente versatile. I nano-robot creati dal gruppo della Prof.ssa Liu, possono riconfigurare la loro forma in modo reversibile, adattandosi alle esigenze specifiche della membrana cellulare. E questo fenomeno, ottenuto tramite sequenze programmate di DNA (simili a “graffette” molecolari), ha permesso l’osservazione, in tempo reale, di formazione e chiusura di canali di trasporto sintetici.
Le potenziali applicazioni di questa tecnologia, son molteplici. In ambito medico, il trasporto mirato di farmaci per mezzo delle membrane cellulari, potrebbe migliorare significativamente l’efficacia delle terapie. Riducendo gli effetti collaterali associati ai trattamenti sistemici. Ad esempio, potrebbe diventare possibile somministrare, direttamente agli organi bersaglio, enzimi terapeutici per malattie metaboliche, o anticorpi per trattare forme di cancro.
Oltre alla medicina, siffatta tecnologia apre nuove prospettive per la biotecnologia industriale. Le membrane sintetiche controllabili, potrebbero esser impiegate nella produzione di biocarburanti (nella sintesi di nuovi materiali, o nella creazione di bio-sensori avanzati). La capacità di modulare la permeabilità delle membrane, infatti, rappresenta un vantaggio strategico anche in ambiti non strettamente medici.
In conclusione, l’uso del DNA origami per controllare le membrane biologiche, segna un progresso importante, nella biologia sintetica. Difatti, l’innovativo sistema sviluppato all’Università di Stoccarda, dimostra come le nanotecnologie possano integrare e migliorare le funzionalità cellulari, aprendo la strada a nuove applicazioni terapeutiche e industriali. Pertanto, la ricerca andrà avanti, con l’obiettivo di tradurre le scoperte di laboratorio in soluzioni pratiche, e migliorare la salute e il benessere della società moderna.