Un nanorobot è un termine popolare per le molecole con una proprietà unica che consente loro di essere programmate per svolgere un compito specifico. In collaborazione con i colleghi in Italia e negli USA, i ricercatori dell'Università di Aarhus hanno compiuto un passo importante verso la costruzione del primo nanorobot di molecole di DNA in grado di incapsulare e rilasciare biomolecole attive.

In tempo, il nanorobot (chiamato anche nanogabbia del DNA) sarà senza dubbio utilizzato per trasportare farmaci nel corpo e quindi avere un effetto mirato sulle cellule malate.

Progettare utilizzando le molecole naturali del corpo

Usando l'autoassemblaggio del DNA, i ricercatori hanno progettato otto molecole di DNA uniche dalle molecole naturali del corpo. Quando queste molecole sono mescolate insieme, si aggregano spontaneamente in una forma utilizzabile – la nanogabbia (vedi figura).

La nanogabbia ha quattro elementi funzionali che si trasformano in risposta ai cambiamenti della temperatura circostante. Queste trasformazioni chiudono (figura 1A) o aprono (figura 1B) la nanogabbia. Sfruttando le variazioni di temperatura nell'ambiente circostante, i ricercatori hanno intrappolato un enzima attivo chiamato perossidasi di rafano (HRP) nella nanogabbia (figura 1C). Hanno usato HRP come modello perché la sua attività è facile da tracciare.

Ciò è possibile perché il reticolo esterno della nanogabbia ha aperture con un diametro inferiore rispetto alla cavità sferica centrale. Questa struttura permette di incapsulare enzimi o altre molecole che sono più grandi delle aperture nel reticolo, ma più piccolo della cavità centrale.

I ricercatori hanno appena pubblicato questi risultati sulla rinomata rivista ACS Nano . Qui i ricercatori mostrano come possono utilizzare i cambiamenti di temperatura per aprire la nanogabbia e consentire l'incapsulamento dell'HRP prima che si chiuda di nuovo.

Mostrano anche che l'HRP mantiene la sua attività enzimatica all'interno della nanogabbia e converte le molecole di substrato che sono abbastanza piccole da penetrare nella nanogabbia in prodotti all'interno.

L'incapsulamento di HRP nella nanogabbia è reversibile, in modo tale che la nanogabbia sia in grado di rilasciare nuovamente l'HRP in reazione alle variazioni di temperatura. I ricercatori mostrano anche che la nanogabbia del DNA, con il suo carico enzimatico, può essere assorbita dalle cellule in coltura.

Guardando al futuro, il concetto alla base di questa nanogabbia dovrebbe essere utilizzato per la somministrazione di farmaci, cioè come mezzo di trasporto per medicinali in grado di colpire le cellule malate del corpo al fine di ottenere un effetto più rapido e più benefico.