Nanorobot til transport af stoffer i kroppen

En nanorobot er en populær betegnelse for molekyler med en unik egenskab, der gør det muligt at programmere dem til at udføre en bestemt opgave. I samarbejde med kolleger i Italien og USA, forskere ved Aarhus Universitet har nu taget et stort skridt i retning af at bygge den første nanorobot af DNA-molekyler, der kan indkapsle og frigive aktive biomolekyler.

I tide, nanorobotten (også kaldet en DNA nanocage) vil uden tvivl blive brugt til at transportere medicin rundt i kroppen og derved have en målrettet effekt på syge celler.

Design ved hjælp af kroppens naturlige molekyler

Ved hjælp af DNA-selvsamling, forskerne designet otte unikke DNA-molekyler fra kroppens egne naturlige molekyler. Når disse molekyler blandes sammen, de aggregerer spontant i en brugbar form - nanocagen (se figur).

Nanocagen har fire funktionelle elementer, der transformerer sig selv som reaktion på ændringer i den omgivende temperatur. Disse transformationer enten lukker (figur 1A) eller åbner (figur 1B) nanocage. Ved at udnytte temperaturændringerne i omgivelserne, forskerne fangede et aktivt enzym kaldet peberrodsperoxidase (HRP) i nanocage (figur 1C). De brugte HRP som model, fordi dets aktivitet er let at spore.

Dette er muligt, fordi nanocagens ydre gitter har åbninger med en mindre diameter end det centrale sfæriske hulrum. Denne struktur gør det muligt at indkapsle enzymer eller andre molekyler, der er større end åbningerne i gitteret, men mindre end det centrale hulrum.

Forskerne har netop offentliggjort disse resultater i det anerkendte tidsskrift ACS Nano . Her viser forskerne, hvordan de kan udnytte temperaturændringer til at åbne nanocage og tillade HRP at blive indkapslet, før den lukker igen.

De viser også, at HRP bevarer sin enzymaktivitet inde i nanocage og omdanner substratmolekyler, der er små nok til at trænge ind i nanocage til produkter indeni.

Indkapslingen af ​​HRP i nanocage er reversibel, på en sådan måde, at nanocagen er i stand til at frigive HRP igen som reaktion på temperaturændringer. Forskerne viser også, at DNA-nanocagen – med sin enzymbelastning – kan optages af celler i kultur.

Ser på fremtiden, konceptet bag denne nanocage forventes at blive brugt til medicinlevering, som et transportmiddel for medicin, der kan målrette syge celler i kroppen for at opnå en hurtigere og mere gavnlig effekt.