Costruito il primo nanorobot per il trasporto di farmaci nel corpo

Nanorobot è un termine che indica alcune molecole con una struttura unica che permette loro di essere programmate per svolgere un compito specifico. In collaborazione con i colleghi in Italia e negli Stati Uniti, i ricercatori della Aarhus University hanno  compiuto un passo importante verso la costruzione del primo nanorobot di molecole di DNA che possono incapsulare e rilasciare biomolecole attive.

La figura mostra una nanocage in cui otto molecole di DNA unici sono mescolati insieme. Ha quattro elementi funzionali che si trasformano in risposta ai cambiamenti della temperatura circostante.
Crediti: Sissel Juul

Nel tempo, il nanorobot (detto anche DNA nanocage) sarà senza dubbio utilizzato per trasportare farmaci  nell’organismo con lo scopo di avere un’incidenza mirata sulle cellule malate.

Usando il DNA di auto-assemblaggio, i ricercatori hanno progettato otto molecole di DNA uniche dalle stesse molecole naturali del corpo. Quando queste molecole  si mescolano insieme e spontaneamente si aggregano in una forma utilizzabile formando  il nanocage.

Il nanocage ha quattro elementi funzionali che si trasformano in risposta ai cambiamenti della temperatura circostante.  Sfruttando le variazioni di temperatura i, i ricercatori  hanno intrappolato un enzima attivo chiamato perossidasi di rafano (HRP) nel nanocage,e hanno usato HRP come modello perché la sua attività è facile da rintracciare.

Questo è possibile perché il reticolo esterno del nanocage presenta aperture con un diametro inferiore rispetto alla cavità sferica centrale. Perciò questa  struttura rende possibile incapsulare enzimi o altre molecole che sono più grandi delle aperture nel reticolo, ma più piccole della cavità centrale.

I ricercatori hanno appena pubblicato i risultati sulla prestigiosa rivista ACS Nano. Qui gli scienziati mostrano come si possono utilizzare le variazioni di temperatura per aprire il nanocage e permettere all’ HRP di essere incapsulato prima che chiuda di nuovo.

Essi mostrano anche che l’HRP mantiene la sua attività enzimatica all’interno del nanocage e converte molecole substrato che sono abbastanza piccole da penetrarlo.

L’incapsulamento di HRP è reversibile, in modo tale che il nanocage sia in grado di rilasciare l’HRP nuovamente in risposta alle variazioni di temperatura. I ricercatori mostrano anche che il  DNA nanocage, con il suo carico di enzimi, può essere assorbito dalle cellule in coltura.

Guardando al futuro, il concetto alla base di questo nanocage dovrebbe essere utilizzato per la somministrazione di farmaci, cioè per il trasporto di medicinali che possono colpire le cellule malate del corpo al fine di ottenere un effetto più rapido e più vantaggioso.