Una volta nel territorio della fantascienza, i "nanobot" sono più vicini che mai a diventare una realtà, con possibili applicazioni in medicina, produzione, robotica e fluidica. Oggi, gli scienziati segnalano progressi nello sviluppo di minuscole macchine:hanno realizzato pompe nanobot che distruggono gli agenti nervini, somministrando contemporaneamente un antidoto.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati al 256° National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

Secondo Ayusman Sen, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto, questo studio è nato da una ricerca più generale volta a realizzare nanobot a partire da enzimi. "Abbiamo cercato di convertire l'energia chimica in movimento, " dice. "Prendiamo l'energia generata dalle reazioni catalitiche per causare il movimento degli enzimi".

Per creare i suoi nanobot, Sen e il suo gruppo presso la Pennsylvania State University hanno utilizzato enzimi presenti in natura. Queste sono proteine ​​che aiutano a verificarsi reazioni chimiche specifiche, convertire un reagente (materia prima) in un prodotto.

La consapevolezza che gli enzimi possono muoversi quando catalizzano una reazione è una scoperta relativamente nuova. In precedenza, gli scienziati pensavano che queste proteine ​​si spostassero nel citoplasma della cellula per diffusione passiva, incontrare i loro reagenti e altri enzimi mediante interazioni più o meno casuali. Però, Sen e altri hanno recentemente dimostrato che quando gli enzimi catalizzano una reazione, si muovono. I ricercatori non sono ancora sicuri di come avvenga questo movimento, ma probabilmente comporta un cambiamento nella forma dell'enzima dopo la catalisi. Il gruppo di Sen ha dimostrato che queste proteine ​​possono persino nuotare lungo un percorso verso livelli più elevati di reagenti. Queste caratteristiche rendono gli enzimi un materiale interessante per lo sviluppo di nanobot.

"Se prendiamo degli enzimi e li ancoriamo a una superficie in modo che non possano muoversi, e diamo loro il loro reagente, finiscono per pompare il fluido che li circonda, Sen dice. "Così agiscono come pompe per fluidi in miniatura che possono essere utilizzate per una varietà di applicazioni." Osserva che i nanobot pompano liquidi alla velocità di diversi microlitri, o milionesimi di litro, al secondo.

Sen e i suoi colleghi hanno realizzato nanobot per neutralizzare gli organofosfati, una classe di agenti nervini. L'esposizione a queste sostanze chimiche durante i combattimenti militari o gli attacchi terroristici può causare danni neurologici permanenti, e in alcuni casi, Morte. Un enzima, chiamata anidrolasi acida organofosforica, può distruggere questi agenti nervini. I ricercatori hanno immobilizzato questo enzima su un gel che conteneva anche un antidoto. L'esposizione agli organofosfati attiva l'enzima. "L'enzima pompa attivamente nel composto organofosfato e lo distrugge, e allo stesso tempo tira fuori un antidoto, " dice Sen. È importante sottolineare che il sistema non richiede alcuna fonte di alimentazione esterna perché l'enzima è alimentato dal reagente organofosfato.

Le pompe nanobot potrebbero un giorno essere incorporate negli indumenti protettivi per i militari o i primi soccorritori, Sen dice. Sta anche esplorando applicazioni per nanobot basati su altri enzimi, Per esempio, un dispositivo di pompaggio dell'insulina per il trattamento del diabete e un sistema di somministrazione di farmaci alimentato da enzimi. La Pennsylvania State University ha depositato una domanda di brevetto sulla nuova promettente tecnologia. "Se vuoi realizzare pompe in grado di pompare quantità molto piccole di liquido in modo molto preciso, questo è un modo per farlo, "dice Sen.