Come un razzo lunare in miniatura: i ricercatori sviluppano un nanorobot modulare
Il nanorobot si aggancia specificamente alle cellule tumorali e produce il principio attivo direttamente sul posto: sono ipotizzabili anche applicazioni nell’industria e nella tecnologia ambientale
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Un team dell’Università di Basilea ha sviluppato un nanorobot versatile dotato di moduli di propulsione e di carico utile. I due moduli riutilizzabili si autoassemblano in modo autonomo e potrebbero trovare impiego in campo medico o industriale.
I nanorobot sembrano usciti dalla fantascienza: minuscole macchine destinate alla medicina, all’ambiente o all’industria. In realtà, la nanorobotica è diventata un campo di ricerca in rapida crescita. È considerata un approccio promettente, ad esempio, per il rilascio di sostanze attive in punti specifici del corpo. A differenza delle loro controparti su scala più grande, non sono costituiti da componenti elettronici, chip per computer e software, ma piuttosto da biomolecole e nanoparticelle.
I ricercatori guidati dalla prof.ssa Cornelia Palivan dell’Università di Basilea presentano ora un sofisticato nanorobot modulare dotato di una maggiore flessibilità funzionale rispetto a molti sistemi esistenti. «I nanorobot precedenti sono spesso progettati per un unico compito specifico», afferma Cornelia Palivan. «Il nostro sistema modulare, invece, può essere adattato a diverse applicazioni». Questa tecnologia potrebbe trovare impiego non solo in medicina, ma anche nell’industria e nella tecnologia ambientale.
Modulo di propulsione e capsula di carico
Il nanorobot, descritto dal team sulla rivista *Advanced Functional Materials*, assomiglia a un razzo lunare composto da più moduli. Un modulo di propulsione magnetica muove il nanorobot, mentre un secondo modulo funge da capsula di carico, trasportando in sicurezza agenti terapeutici o enzimi fino alla loro destinazione.
In lavori precedenti, il team di Palivan ha sviluppato vescicole polimeriche su scala nanometrica che proteggono gli enzimi incapsulati. Le molecole possono entrare nella vescicola attraverso i pori, essere elaborate dagli enzimi e successivamente i loro prodotti vengono rilasciati nell’ambiente. La capsula di carico del nanorobot contiene quattro di queste vescicole polimeriche cariche di enzimi, che garantiscono la funzionalità desiderata. A seconda del progetto, le vescicole all’interno della capsula di carico possono anche essere aperte in modo selettivo, ad esempio per rilasciare composti bioattivi.
Un sistema di “Velcro” molecolare basato sul DNA
I due moduli sono collegati da una “chiusura a velcro” basata sul DNA: filamenti di DNA complementari presenti su entrambi i moduli assicurano che il modulo di propulsione e la capsula di carico si autoassemblino in modo programmabile e rimangano accoppiati in modo stabile.
Per consentire al nanorobot di agganciarsi a cellule o materiali specifici, la capsula di carico è inoltre dotata di biomolecole aggiuntive che facilitano l’aggancio. In laboratorio, il team ha testato questo sistema utilizzando una linea cellulare tumorale umana nota come cellule HeLa. I ricercatori hanno caricato i nanorobot con molecole fluorescenti e hanno osservato al microscopio che queste si accumulavano sulla superficie delle cellule.
Attacco mirato alle cellule tumorali e altre applicazioni
Dotati degli enzimi necessari, i nanorobot hanno prodotto con successo un farmaco antitumorale che ha ridotto la vitalità delle cellule HeLa al 16% entro 72 ore. «Il farmaco può avere un effetto locale concentrato se utilizziamo il nostro nanorobot per indirizzarlo specificamente verso le cellule tumorali», spiega la dott.ssa Voichita Mihali, prima autrice dello studio.
Per altre applicazioni al di fuori dell’ambito medico, ad esempio la catalisi, un’altra caratteristica potrebbe rivelarsi particolarmente preziosa: poiché il modulo di propulsione è magnetico, i nanorobot possono essere recuperati e riutilizzati una volta completato il loro compito. I ricercatori sono stati inoltre in grado di separare i due moduli, ricaricare le capsule di carico utile e ricombinarle con i moduli di propulsione.
Il nanorobot modulare rappresenta un passo importante verso la realizzazione di uno strumento multifunzionale per un’ampia gamma di applicazioni. Sebbene il suo impiego sull’uomo rimanga un obiettivo a lungo termine, il sistema può essere facilmente adattato ad altri ambiti semplicemente modificando la capsula di carico.
Il lavoro è stato condotto nell’ambito del Centro nazionale di competenza nella ricerca – Ingegneria dei sistemi molecolari e dello Swiss Nanoscience Institute. Il team dell’Università di Basilea ha collaborato con ricercatori dell’Università di Heidelberg.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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