Een onderzoeksgroep onder leiding van Tokyo Tech rapporteert een manier om op DNA gebaseerde microcapsules te construeren die veelbelovend zijn voor de ontwikkeling van nieuwe functionele materialen en apparaten (Figuur 1). Ze toonden aan dat kleine poriën op het oppervlak van deze capsules kunnen fungeren als ionenkanalen. Hun studie zal de vooruitgang in kunstmatige celtechnologie en moleculaire robotica versnellen, evenals nanotechnologie zelf.

DNA-gebaseerd, zelf-geassembleerde nanostructuren zijn veelbelovende bouwstenen voor nieuwe soorten micro- en nanodevices voor biomedische en milieutoepassingen. Veel onderzoek is momenteel gericht op het toevoegen van functionaliteit aan dergelijke structuren om hun veelzijdigheid uit te breiden.

Bijvoorbeeld, gemanipuleerde capsules, liposomen genaamd, die een membraan met twee lagen lipiden hebben, worden al met succes gebruikt als sensoren, diagnostische hulpmiddelen en medicijnafgiftesystemen. Een andere groep capsules die geen lipide dubbellaag hebben, maar in plaats daarvan zijn samengesteld uit colloïdale deeltjesmembraan, bekend als Pickering-emulsie of colloïdosomen, hebben ook potentieel voor veel biotechnologisch bruikbare toepassingen.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksgroep onder leiding van biofysicus Masahiro Takinoue van het Tokyo Institute of Technology rapporteert een nieuw type Pickering-emulsie met de toegevoegde functionaliteit van ionenkanalen - een prestatie die nieuwe routes opent voor het ontwerpen van kunstmatige cellen en moleculaire robots.

"Voor de eerste keer, we hebben de ionkanaalfunctie aangetoond met behulp van geporeerde DNA-nanostructuren zonder de aanwezigheid van een lipide-dubbellaags membraan, ' zegt Takinoue.

Het ontwerp van het team maakt gebruik van de zelfassemblerende eigenschappen van DNA-origami-nanoplaten. De resulterende Pickering-emulsies worden gestabiliseerd door de amfifiele aard van de nanoplaten. (Zie afbeelding 2.)

Een van de meest opwindende implicaties van de studie, Takinoue legt uit, is dat het mogelijk zal zijn om op stimuli reagerende systemen te ontwikkelen - systemen die gebaseerd zijn op het concept van open-dicht schakelen. Dergelijke systemen zouden uiteindelijk kunnen worden gebruikt om kunstmatige neurale netwerken te ontwikkelen die de manier waarop het menselijk brein werkt nabootsen.

"In aanvulling, een op stimuli reagerende vormverandering van de DNA-nanoplaten zou kunnen dienen als een drijvende kracht voor autonome voortbeweging, die nuttig zou zijn voor de ontwikkeling van moleculaire robots, ' zegt Takinoue.

De huidige studie benadrukt de sterke punten van het team in het combineren van DNA-nanotechnologie met een perspectief gebaseerd op biofysica en fysica van zachte materie.