Представьте крошечных роботов, размером с клетку, которые плавают в вашем теле, открывают лепестки при встрече с опухолью и доставляют лекарство точно в цель. Ученые из Университета Северной Каролины (UNC) только что создали такие устройства — мягкие наноботы в форме цветов, собранные из ДНК и неорганических материалов. Они меняют форму за секунды, реагируя на температуру или кислотность, и могут стать ключом к точной медицине. Результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.
Как появились эти «цветы»
Команда под руководством Ронит Фриман, директора лаборатории в UNC, вдохновилась природой: цветами, которые раскрываются на рассвете. Они взяли ДНК — молекулу, известную своей способностью «складываться» в сложные формы, как по инструкции, — и соединили ее с наночастицами золота или оксида графена. Эти гибридные кристаллы формируют «цветы ДНК», где ДНК выступает как программа, задающая форму и поведение, а неорганические материалы придают им прочность и устойчивость.
Процесс сборки таких наноботов напоминает конструктор: спроектированные последовательности ДНК притягивают частицы друг к другу, создавая лепестки. Когда среда становится более кислотной, ДНК сворачивается, и лепестки закрываются. Обратное изменение формы происходит так же быстро и обратимо, без разрушения структуры. Это делает «цветы» одними из самых подвижных наноматериалов на сегодняшний день.
Что они умеют
ДНК внутри управляет реакцией на сигналы: кислотность, химикаты или тепло. В кислой среде, например, вокруг опухоли, цветок сжимается, выпуская лекарство или захватывая образец для биопсии. В нормальных условиях он расслабляется, не мешая организму. Наноботы даже способны растворять кровяные сгустки в сосудах, раскрывая лепестки, чтобы захватить и устранить тромб, предотвращая инфаркт
«Люди хотели бы иметь умные капсулы, которые автоматически активируют лекарство при обнаружении болезни и останавливаются, когда она проходит. В принципе, это возможно с нашими материалами, меняющими форму», — говорит Ронит Фриман, старший автор исследования.
Технология применима не только в медицине, помогая доставлять лекарства, удалять токсины и проводить микрохирургию. Для людей это означает меньше уколов, точное лечение и снижение побочных эффектов. В экологии такие наноботы очищают водоемы и воздух. Они могут стать сверхплотными хранилищами данных, ведь ДНК сжимает терабайты информации в крошечный объем с низким энергопотреблением
«Мы черпаем идеи из природы — цветущих растений или растущих тканей — и превращаем их в технологию, которая однажды сможет думать, двигаться и адаптироваться самостоятельно», — добавляет Фриман.
Бессмертие к 2050 году: футурологи уверены, что люди будут жить по 1000 лет
Создан миниатюрный робот-датчик для работы внутри тела
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram