Een nanorobot is een populaire term voor moleculen met een unieke eigenschap waarmee ze geprogrammeerd kunnen worden om een ​​specifieke taak uit te voeren. In samenwerking met collega's in Italië en de VS, Onderzoekers van de Universiteit van Aarhus hebben nu een grote stap gezet in de richting van de bouw van de eerste nanorobot van DNA-moleculen die actieve biomoleculen kan inkapselen en vrijgeven.

Op tijd, de nanorobot (ook wel DNA-nanokooi genoemd) zal ongetwijfeld worden gebruikt om medicijnen door het lichaam te vervoeren en daarmee een gericht effect te hebben op zieke cellen.

Ontwerp met gebruikmaking van de natuurlijke moleculen van het lichaam

Met behulp van DNA-zelfassemblage, de onderzoekers ontwierpen acht unieke DNA-moleculen uit lichaamseigen natuurlijke moleculen. Wanneer deze moleculen met elkaar worden gemengd, ze aggregeren spontaan in een bruikbare vorm - de nanokooi (zie figuur).

De nanokooi heeft vier functionele elementen die zichzelf transformeren als reactie op veranderingen in de omgevingstemperatuur. Deze transformaties sluiten (figuur 1A) of openen (figuur 1B) de nanokooi. Door gebruik te maken van de temperatuurveranderingen in de omgeving, de onderzoekers vingen een actief enzym op, mierikswortelperoxidase (HRP) genaamd in de nanokooi (figuur 1C). Ze gebruikten HRP als model omdat de activiteit ervan gemakkelijk te traceren is.

Dit is mogelijk omdat het buitenste rooster van de nanokooi openingen heeft met een kleinere diameter dan de centrale bolvormige holte. Deze structuur maakt het mogelijk om enzymen of andere moleculen in te kapselen die groter zijn dan de openingen in het rooster, maar kleiner dan de centrale holte.

De onderzoekers hebben deze resultaten zojuist gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift ACS Nano . Hier laten de onderzoekers zien hoe ze temperatuurveranderingen kunnen gebruiken om de nanokooi te openen en HRP te laten inkapselen voordat deze weer sluit.

Ze laten ook zien dat HRP zijn enzymactiviteit in de nanokooi behoudt en substraatmoleculen die klein genoeg zijn om de nanokooi binnen te dringen, omzet in producten binnenin.

De inkapseling van HRP in de nanokooi is omkeerbaar, zodanig dat de nanokooi in staat is om de HRP weer vrij te geven als reactie op temperatuurveranderingen. De onderzoekers laten ook zien dat de DNA-nanokooi - met zijn enzymbelasting - kan worden opgenomen door cellen in kweek.

Kijkend naar de toekomst, het concept achter deze nanokooi zal naar verwachting worden gebruikt voor medicijnafgifte, d.w.z. als transportmiddel voor medicijnen die zich op zieke cellen in het lichaam kunnen richten om een ​​sneller en gunstiger effect te bereiken.