Robots microscópicos de ADN en forma de flor permitirán una administración precisa de fármacos

Los materiales sintéticos tradicionales carecen de la complejidad y la capacidad de respuesta de los sistemas biológicos, lo que limita su uso en aplicaciones médicas o ambientales dinámicas. Ahora, los investigadores han desarrollado robots blandos microscópicos capaces de cambiar de forma y comportamiento en tiempo real, cerrando la brecha entre las máquinas y los sistemas vivos.

Científicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (UNC; Chapel Hill, NC, EUA) han creado estas "flores de ADN": robots microscópicos blandos hechos de cristales especiales que combinan ADN con materiales inorgánicos. El diseño se inspiró en fenómenos naturales como la apertura de los pétalos, la pulsación de los corales y la formación de tejido. El ADN de cada flor actúa como un diminuto programa informático que determina cómo se mueve y reacciona ante cambios ambientales, como la acidez, permitiéndole abrirse, cerrarse o activar una respuesta química.

El ADN dentro de los cristales con forma de flor se pliega y despliega según las condiciones ambientales. En ambientes ácidos, el ADN se comprime, provocando el cierre de los pétalos, mientras que en condiciones neutras, se afloja y se abre. Este movimiento reversible ocurre en cuestión de segundos, lconvirtiendo a estas estructuras en algunos de los materiales a nanoescala más dinámicos desarrollados hasta la fecha. El control preciso del plegamiento del ADN permite que las estructuras transporten, liberen o interactúen con moléculas y tejidos biológicos según sea necesario.

En pruebas iniciales, el equipo demostró cómo las flores con capacidad de cambio de forma podían controlar reacciones químicas y responder de manera autónoma a estímulos ambientales. Los hallazgos, publicados en la revista Nature Nanotechnology, destacan el potencial de estos materiales para imitar la adaptabilidad de los sistemas vivos a escalas microscópicas.

La capacidad de respuesta y reversibilidad del movimiento de las flores marca un gran avance en el diseño de materiales inteligentes. Esta tecnología tiene amplias aplicaciones. En medicina, estas flores de ADN podrían inyectarse o implantarse en el cuerpo para liberar fármacos en lugares específicos, realizar biopsias o disolver coágulos sanguíneos, todo ello activado por condiciones locales como los cambios de pH.

“A la gente le encantaría tener cápsulas inteligentes que activaran automáticamente la medicación al detectar una enfermedad y se detuvieran cuando esta se cura. En principio, esto podría ser posible con nuestros materiales que cambian de forma”, afirmó la Dra. Ronit Freeman, autora principal y correspondiente del artículo, y directora del Laboratorio Freeman en la UNC. “En el futuro, se podrían diseñar flores que cambian de forma, ingeribles o implantables, para administrar una dosis específica de medicamentos, realizar una biopsia o eliminar un coágulo sanguíneo”.

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Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill