Onderzoekers uit Princeton hebben geleerd de ragfijne steigers te benutten die de structuur van levende cellen in stand houden en hebben deze gebruikt om een ​​nanotechnologieplatform te ontwikkelen. De techniek zou uiteindelijk kunnen leiden tot vooruitgang op het gebied van zachte robotica, nieuwe medicijnen en de ontwikkeling van synthetische systemen voor uiterst nauwkeurig biomoleculair transport.

In een artikel, "Building on-chip cytoskelet circuits via vertakte microtubule netwerken", gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences demonstreerden de onderzoekers een methode waarmee ze de groei van biopolymeernetwerken, zoals die deel uitmaken van het cellulaire skelet, nauwkeurig kunnen controleren. Ze waren in staat deze netwerken op een microchip te bouwen, waardoor ze een soort circuit vormden dat met chemische in plaats van elektrische signalen werkte.

In de cellen vormen tubuline-eiwitten lange, ongelooflijk dunne staafjes die microtubuli worden genoemd. Netwerken van microtubuli groeien als boomwortels uit tot vertakkingssystemen die een primair element vormen van het cytoskelet, dat cellen hun vorm geeft en hen in staat stelt zich te delen.

De microtubulaire structuur helpt niet alleen de vorm van een cel te behouden, maar werkt ook als een moleculaire spoorlijn. Gespecialiseerde motoreiwitten dragen moleculaire ladingen langs de microtubulusfilamenten. Kleine veranderingen in de moleculaire samenstelling van de microtubuli fungeren als wegwijzers om de koers van de chemische dragers aan te passen, waardoor moleculaire ladingen naar hun bestemming worden gestuurd.

Bij Princeton leidden vragen over deze intracellulaire netwerken tot een samenwerking tussen Sabine Petry, universitair hoofddocent moleculaire biologie, en Howard Stone, hoogleraar mechanische en ruimtevaarttechniek, gespecialiseerd in vloeistofmechanica.

"De biologische systemen waardoor we ons lieten inspireren waren axonen", zegt Meisam Zaferani, een van de hoofdonderzoekers. "Axonen zijn lange uitsteeksels die uit een neuron komen en die gericht moleculair transport mogelijk maken."