El término nanorobot es popular para designar a las moléculas con una propiedad única que permite que se programen para llevar a cabo una tarea específica. En colaboración con colegas de Italia y los Estados Unidos, un equipo de investigadores de la Universidad de Aarhus ha dado un paso importante hacia la construcción de los primeros nanorobots a partir de moléculas de ADN que pueden encapsular y liberar biomoléculas activas.
La figura muestra ocho moléculas únicas de ADN se mezclen entre sí ante el aumento de la temperatura. La nanojaula tiene cuatro elementos funcionales que cambian con la variación de la temperatura ambiente. Estos cambios cierran (1A) o abren (1B) la nanojaula. Mediante la utilización de los cambios de temperatura ambiente, los investigadores han capturado una enzima activa llamada peroxidasa de rábano (HRP) en en la nanojaula (1c) (Crédito de la imagen: Sissel Juul)
Con el tiempo, los nanorobots (también llamados nanojaulas de ADN), sin duda serán utilizado para el transporte de medicamentos a través del cuerpo, y por tanto tendrán un efecto selectivo sobre las células enfermas.
El diseño utiliza las moléculas naturales del cuerpo
Utilizando el automontaje del ADN, los investigadores diseñaron ocho moléculas únicas de ADN a partir de las propias moléculas naturales del cuerpo. Cuando estas moléculas se mezclan entre sí, espontáneamente se disponen en una forma utilizable, que es una nanojaula (ver figura).
La nanojaula tiene cuatro elementos funcionales que se transforman a sí mismos en respuesta a cambios en la temperatura ambiente. Estas transformaciones, ya sea cierran (figura 1A ) o abren (figura 1B ) la nanojaula. Mediante la explotación de los cambios de temperatura en el entorno, en la nanojaula los investigadores capturaron una enzima activa llamada peroxidasa de rábano picante (HRP) (figura 1C). Utilizaron HRP como modelo debido a que su actividad es fácil de rastrear.
Esto es posible porque la celosía exterior de la nanojaula tiene aberturas con un diámetro menor que la cavidad esférica central. Esta estructura hace que sea posible encapsular enzimas u otras moléculas que son más grandes que las aberturas en la red, pero más pequeña que la cavidad central.
En el estudio los investigadores muestran cómo se pueden utilizar los cambios de temperatura para abrir la nanojaula y encapsular la HRP antes de que se cierre de nuevo.
También muestran que la HRP conserva la actividad enzimática dentro de la nanojaula y convierte las moléculas del sustrato, que son lo suficientemente pequeñas como para penetrar la nanojaula, en otros productos en el interior.
La encapsulación de la HRP en la nanojaula es reversible, de tal manera que la nanojaula es capaz de liberar la HRP en reacción a cambios posteriores de la temperatura. Los investigadores también muestran que las células en cultivo pueden absorber a la nanojaula de ADN junto con su carga enzimática.
Mirando hacia el futuro, se espera que el concepto detrás de esta nanojaula se pueda utilizar para la administración de fármacos, es decir, como un medio de transporte para los medicamentos, que pueda dirigirse a las células enfermas en el cuerpo con el fin de lograr un efecto más rápido y más beneficioso.
Estudio: Sissel Juul, Federico Iacovelli, Mattia Falconi, Sofie L. Kragh, Brian Christensen , Rikke Frøhlich , Oskar Franch , Emil L. Kristoffersen , Magnus Stougaard , Kam W. Leong, Yi-Ping Ho, Esben S. Sørensen , Victoria Birkedal, Alessandro Desideri, and Birgitta R. Knudsen. Temperature-Controlled Encapsulation and Release of an Active Enzyme in the Cavity of a Self-Assembled DNA Nanocage. ACS Nano, 2013, 7 (11), pp 9724–9734, doi: 10.1021/nn4030543
Fuente: Aarhus Universitet
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