Έχοντας εμπνευστεί από τον τρόπο με τον οποίο τα βακτήρια στέλνουν μηνύματα μεταξύ τους μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, ο Δρ. Μάθιου Μπέικερ και ο Δρ. Shelley Wickham ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο δημιουργίας και κίνησης σταγονιδίων νερού που έχει εγχυθεί με DNA. Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να καταστήσει δυνατή την αποθήκευση και την ανάκτηση γενετικών πληροφοριών σε έναν βιολογικό υπολογιστή. Με αυτό τον τρόπο, θα μπορούσε να επιτρέψει τη δημιουργία μικρών, βιολογικών ανιχνευτών συσκευών και εμβολίων.
Λεπτομέρειες για την μελέτη
Η ομάδα χρησιμοποίησε μια προσέγγιση σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή. Ο υπολογιστής ενοποίησε 10 χρόνια δημοσιευμένων πειραματικών δεδομένων σε ένα σύνολο κανόνων για τον σχεδιασμό και την κατασκευή νανοδομών DNA. Στη συνέχεια δοκίμασε τους κανόνες σχεδιασμού χρησιμοποιώντας συνθετικά λιποσώματα, τα οποία βρήκε ότι μπορούσαν να χειριστούν χρησιμοποιώντας τις σχεδιασμένες νανοδομές του DNA. Τα λιποσώματα είναι μικροσκοπικές σφαίρες λιπών και άλλων μορίων. Ίσως είναι δυνατό να αλλάξει η δομή τους, ώστε να μπορούν να εκτελούν πολύ πιο σύνθετες εργασίες, όπως η μεταφορά φαρμάκων απευθείας στα σημεία του σώματος όπου χρειάζονται.
Ωστόσο, οι επιστήμονες εργάστηκαν σε δοκιμαστικούς σωλήνες. Οπότε η εύρεση των κατάλληλων ρυθμιστικών συνθηκών για τα λιπίδια και τα λιποσώματα για να βεβαιωθεί ότι οι υπολογιστές DNA τους κολλούσαν πραγματικά στα λιποσώματα ήταν μια πραγματική μάχη. Ο Δρ Ματ επεξεργάστηκε τα μπλοκ λιπιδίων, τα κύρια συστατικά των κυττάρων, με χοληστερόλη για να τα κάνει να κολλήσουν στα κυτταρικά τοιχώματα. Οι μεμβράνες είναι ζωτικής σημασίας, καθώς επιτρέπουν σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων να λειτουργούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, με τους δικούς τους ατομικούς σκοπούς. Είναι επίσης βασικές για το πώς τα κύτταρα επικοινωνούν μεταξύ τους και πώς ένα κύτταρο μπορεί να κάνει κάτι χρήσιμο και στη συνέχεια να το εξάγει έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί αλλού.
Σε ασθένειες, τα παθογόνα μπορούν να επιτεθούν στα κύτταρα διασπώντας τις μεμβράνες ή εισχωρώντας κρυφά μέσα σε αυτές για να αναπαραχθούν. Με βάση αυτή την στεγανότητα των μεμβρανών, ο Δρ. Baker και η ομάδα του κατασκεύασαν μια νέα τεχνολογία βασισμένη στο DNA που ανοίγει τρύπες στις μεμβράνες που εμποδίζουν τη σηματοδότηση μεταξύ των κυττάρων. Με αυτό τον τρόπο, βοήθησαν την μετάδοση σημάτων γρήγορα μέσω των μεμβρανών. Οι νανοδομές που παράγονται από αυτή την ομάδα έχουν τη δική τους ευελιξία.
Συμπέρασμα
Αυτή η μέθοδος έχει πολλές πιθανές εφαρμογές. Η μία σχετίζεται με τον βιοαισθητήρα. Σε αυτή την εφαρμογή, θα μπορούσε να τοποθετηθεί μια σταγόνα αυτού του υλικού στην κυκλοφορία του αίματος ενός ατόμου. Τα σταγονίδια θα καταγράψουν το χημικό περιβάλλον καθώς κινείται στο σώμα. Ως αποτέλεσμα, η νανοτεχνολογία των λιποσωμάτων έχει μπει στο προσκήνιο με την χρήση λιποσωμάτων παράλληλα με τα εμβόλια RNA. Επιπλέον, οι ερευνητές σχεδιάζουν να βάλουν πόρους με βάση το DNA που μπορούν να ενεργοποιηθούν με το φως και να μετατραπούν σε συνθετικό αμφιβληστροειδή.