Наноробот из ДНК захватывает вирусы и предотвращает инфекции

Ученые из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали уникального наноробота, который способен обнаруживать вирусы и даже блокировать их проникновение в клетки. Этот "нанощуп" с четырьмя гибкими "пальцами", созданный из единой цепи ДНК, предназначен для быстрого выявления COVID-19 и потенциальной доставки лекарств. Результаты исследования опубликованы в Science Robotics.

Уникальный дизайн из ДНК

Нанощуп, получивший название NanoGripper, вдохновлён гибкостью человеческой руки и когтями птиц. Он создан из единой цепочки ДНК, сложенной методом "оригами". Каждый из четырёх пальцев имеет три сустава, позволяющих двигаться и захватывать цель, например, белок-шип вируса COVID-19. Конструкция робота настолько миниатюрна, что позволяет взаимодействовать с вирусами и клетками на молекулярном уровне.

"Мы хотели создать мягкого наноробота с уникальной функцией захвата, способного работать в биомедицинских приложениях," — объясняет руководитель исследования профессор Синь Ван. "ДНК идеально подходит для этого: она прочная, гибкая и легко программируется."

Быстрый тест на COVID-19

Для диагностики COVID-19 NanoGripper был объединён с платформой фотонного кристалла, что позволило разработать экспресс-тест, сопоставимый по точности с молекулярным тестом ПЦР. Новый тест занимает всего 30 минут, обнаруживая вирусы напрямую.

Когда нанощуп захватывает вирус, он активирует флуоресцентную молекулу, которая начинает светиться под воздействием светодиода или лазера. Система настолько чувствительна, что способна засекать отдельные вирусные частицы.

"Наш тест быстр и прост, поскольку обнаруживает цельный вирус напрямую," — поясняет профессор Брайан Каннингем, специалист по биосенсорам.

Превентивная защита и лечение

Нанощуп способен не только диагностировать инфекции, но и предотвращать их. Исследователи добавили NanoGrippers в клеточные культуры, подвергшиеся воздействию COVID-19. Результаты показали, что нанощупы обволакивают вирусные частицы, препятствуя их взаимодействию с клеточными рецепторами и предотвращая инфекцию.

"Эта технология может стать основой для профилактических решений, например, создания противовирусного назального спрея," — отметил Ван. "Нос — это ключевая зона проникновения респираторных вирусов, таких как COVID-19 и грипп. Такой спрей мог бы блокировать вирусы ещё до их взаимодействия с клетками."

Возможности для лечения рака и других вирусов

NanoGripper может быть перепрограммирован для работы с другими вирусами, такими как грипп, ВИЧ или гепатит B. Кроме того, его можно использовать для точечной доставки лекарств. Например, "пальцы" робота можно настроить на распознавание специфических маркеров раковых клеток и доставку препаратов прямо к опухоли.

"Эта технология имеет огромный потенциал," — подытожил Ван. "Несмотря на то, что потребуется ещё много тестов, наша работа демонстрирует, как нанороботы могут использоваться для диагностики и лечения."