Cercetătorii de la Universitatea din Carolina de Nord (UNC) au dezvoltat niște micro-roboți naturali, botezați „flori de ADN”, care se comportă ca niște organisme vii în miniatură, se pot închide și deschide complet în doar câteva secunde, la fel ca petalele unei flori. Ei ar putea fi injectați în corp pentru a localiza o tumoră, iar într-un viitor apropiat, ar putea fi înghițiți sau implantați pentru a livra doze precise de tratament sau să colecteze mostre biologice ori să dizolve chiar și cheaguri de sânge.
Inovația deschide calea către o nouă generație de materiale inteligente, cu aplicații promițătoare în medicină și tehnologie. Un studiu, publicat recent în revista Nature Nanotechnology, descrie modul în care fiecare structură funcționează asemenea unui mic program biologic, în care ADN-ul ghidează precis reacțiile la schimbările din mediul înconjurător. Când aciditatea (pH-ul) mediului crește, structura se contractă și se închide, iar atunci când condițiile revin la normal, se relaxează și se redeschide. Această capacitate de a răspunde rapid la variațiile chimice ar putea permite eliberarea controlată a medicamentelor sau declanșarea unor reacții chimice specifice în interiorul organismului.
Potrivit echipei laboratorului UNC, aceste materiale care își schimbă forma ar putea sta la baza unor capsule inteligente, capabile să administreze medicamente doar atunci când detectează boala și să se oprească odată cu vindecarea. Într-un viitor apropiat, „florile de ADN” ar putea fi înghițite sau implantate pentru a livra doze precise de tratament, pentru a colecta mostre biologice sau chiar pentru a dizolva cheaguri de sânge.
Inspirația pentru aceste structuri a venit din natură, respectiv din modul în care petalele unei flori se deschid, din pulsațiile coralilor sau din felul în care se formează țesuturile vii. Cercetătorii au încercat să reproducă aceste comportamente complexe la scară microscopică, o provocare care până acum părea imposibilă.
Secretul stă în organizarea ADN în interiorul cristalelor care formează „petalele”. Structura reacționează la mediul chimic din jur. Atunci când aciditatea crește, ADN-ul se strânge și floarea se închide; când condițiile revin la normal, structura se relaxează și se deschide din nou. Acest mecanism simplu, dar ingenios, poate fi folosit pentru a transporta și elibera molecule, pentru a interacționa cu celule sau pentru a controla procese chimice.
Deși tehnologia este încă în faza experimentală, echipa prevede numeroase aplicații. În viitor, aceste microstructuri din ADN ar putea fi injectate în corp pentru a localiza o tumoră. Odată ajunse acolo, aciditatea specifică mediului tumoral ar determina închiderea petalelor și eliberarea medicamentului exact la locul potrivit. Când tumora dispare, structurile se deschid din nou și se dezactivează, pregătite să reacționeze dacă boala revine.
Dincolo de domeniul medical, aceste materiale inteligente ar putea fi folosite pentru a curăța poluarea din apă, eliberând substanțe de curățare în mod controlat și dizolvându-se apoi fără a lăsa reziduuri. Cercetătorii mai sugerează că pot fi adaptate și pentru stocarea datelor digitale, până la două trilioane de gigabytes într-o singură linguriță de material, o metodă ecologică și eficientă de arhivare a informației.
Această inovație marchează un pas important către producerea de materiale ce pot percepe și răspunde la mediul înconjurător, estompând granița dintre organismele vii și materialele artificiale. Echipa de la Universitatea din Carolina de Nord precizează că, deși tehnologia se află încă într-un stadiu incipient, aceasta ar putea fi utilizată în viitorul apropiat în medicină, pentru biopsii minim invazive sau administrarea personalizată a medicamentelor.
„Florile” de ADN pot circula prin organism, pot identifica modificările de aciditate din jurul tumorilor și pot reacționa eliberând substanțe terapeutice ori colectând mostre biologice.
