Stel je voor dat je een ingewikkeld werk van architectuur wilt bouwen, als een kasteel.

Stel je nu eens voor, zodra alle afzonderlijke componenten zijn samengebracht, het kasteel bouwt zichzelf automatisch. Eindelijk, stel je voor dat dit kasteel zo klein is dat het op dezelfde schaal wordt gemeten als DNA, virussen en kleine moleculen.

Je bent net de wereld op nanoschaal binnengegaan waar Eric Henderson woont. En als dit je als magie in de oren klinkt, misschien zit je er niet ver naast.

"Het is de magie van hoe DNA werkt, " zei Henderson, een professor in de genetica, ontwikkeling en celbiologie aan de Iowa State University.

Henderson, samen met zijn voormalige afgestudeerde student Divita Mathur, bestudeert hoe nanomachines kunnen worden gebouwd die binnenkort in de echte wereld medische toepassingen kunnen hebben. Hij en Mathur publiceerden onlangs een artikel in de peer-reviewed Wetenschappelijke rapporten waarin hij de succesvolle poging van zijn laboratorium beschrijft om een ​​nanomachine te ontwerpen die een mockup van het ebolavirus kan detecteren.

Hij zei dat zo'n machine waardevol zou zijn in de derde wereld, waar de toegang tot diagnostische medische apparatuur zeldzaam kan zijn. Hij zei dat zijn nanotechnologie goedkoop kan worden vervaardigd en gemakkelijk kan worden ingezet. Gebruikt in combinatie met een smartphone-app, bijna iedereen zou de technologie kunnen gebruiken om Ebola of een aantal andere ziekten en pathogenen op te sporen zonder de noodzaak van traditionele medische voorzieningen.

De truc ligt in het begrijpen van de regels die bepalen hoe DNA werkt, zei Henderson.

"Het is mogelijk om die regel te exploiteren op een manier die voordelen creëert voor de geneeskunde en biotechnologie, " hij zei.

De iconische dubbele helixstructuur van DNA betekent dat één DNA-streng alleen zal binden met een complementaire kant. Nog beter, die compatibele strengen vinden elkaar automatisch, als een kasteel dat zichzelf bouwt. Henderson gebruikte diezelfde principes voor zijn nanomachines. De onderdelen, eenmaal toegevoegd aan water en vervolgens verwarmd en afgekoeld, elkaar vinden en correct monteren zonder enige verdere inspanning van de persoon die de machines inzet.

En hoe "nano" is een nanomachine? Henderson zei dat ongeveer 40 miljard individuele machines in een enkele druppel water passen.

De machines fungeren als een diagnostisch hulpmiddel dat bepaalde kwalen op genetisch niveau detecteert. Voor het onlangs verschenen artikel Henderson en Mathur, nu een postdoctoraal onderzoeker bij het Center for Biomolecular Science and Engineering aan het Naval Research Laboratory in Washington, gelijkstroom, ontwierp de machines om te zoeken naar tekenen van ebola, hoewel de experimenten in de studie een nepversie van het virale genoom gebruikten en niet het echte werk. Henderson gebruikte een ingebed fotonisch systeem dat test op de aanwezigheid van de doelmoleculen. Als de machines ruiken wat ze zoeken, het fotonische systeem flitst een licht, die kan worden gedetecteerd met een machine die een fluorometer wordt genoemd.

Henderson zei dat dit soort technologie kan worden aangepast om bepaalde soorten moleculen of pathogenen te vinden, het toestaan ​​van vrijwel iedereen, overal om diagnostische tests uit te voeren zonder toegang tot medische voorzieningen.

Hij stelt zich ook een tijd voor waarin vergelijkbare architecturen op nanoschaal kunnen worden gebruikt om medicatie precies op het juiste moment daar te leveren waar het moet zijn. Deze nanomachines, opgebouwd uit DNA, zou in wezen de medicatie inkapselen en naar zijn doel leiden.

Henderson zei dat dergelijke vorderingen niet zo ver buiten het bereik van de moderne geneeskunde liggen. Het vereist alleen dat wetenschappers in het veld klein denken. Heel klein, in dit geval.