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Un gruppo di ricercatori dell'Università dell'Illinois ha sviluppato una minuscola mano robotica fatta di DNA in grado di afferrare virus per scopi diagnostici e terapeutici. La "NanoGripper", composta da quattro dita pieghevoli e un palmo, è stata progettata per rilevare e bloccare il virus SARS-CoV-2 responsabile del COVID-19.
Questa innovativa nanostruttura rappresenta un importante passo avanti nel campo della nanorobotica e potrebbe avere numerose applicazioni in ambito biomedico. La NanoGripper combina la flessibilità e programmabilità del DNA con una struttura ispirata alla mano umana, consentendo di interagire in modo preciso con virus e altre molecole su scala nanometrica.
La mano nanorobotica è costituita da un unico filamento di DNA ripiegato più volte per formare quattro dita con tre articolazioni ciascuna e un palmo. Le dita contengono regioni chiamate aptameri di DNA, programmate per legarsi a specifici bersagli molecolari come la proteina spike del coronavirus.
Quando la NanoGripper entra in contatto con il virus, le dita si piegano automaticamente avvolgendolo. Questo meccanismo permette sia di rilevare la presenza del patogeno che di bloccarne l'ingresso nelle cellule, impedendo l'infezione.
In collaborazione con il professor Brian Cunningham, esperto di biosensori, il team ha integrato la NanoGripper con una piattaforma di rilevamento a cristalli fotonici. Il risultato è un test rapido per il COVID-19 che impiega solo 30 minuti e ha una sensibilità paragonabile ai gold standard diagnostici come il qPCR.
"Il nostro test è molto veloce e semplice poiché rileva direttamente il virus intatto", ha spiegato Cunningham. "Quando il virus viene afferrato dalla NanoGripper, una molecola fluorescente emette luce se illuminata da un LED o un laser, permettendo di contare individualmente i singoli virus".
Oltre alla diagnostica, la NanoGripper potrebbe trovare impiego nella medicina preventiva. I ricercatori hanno osservato che, aggiungendo le nanomani a colture cellulari esposte al SARS-CoV-2, queste avvolgevano i virus impedendo loro di interagire con i recettori cellulari e causare l'infezione.
Il professor Wang ha ipotizzato un possibile utilizzo come spray nasale antivirale: "Il naso è il punto caldo per i virus respiratori come COVID o influenza. Uno spray nasale con la NanoGripper potrebbe impedire ai virus inalati di interagire con le cellule del naso".
La tecnologia della NanoGripper potrebbe essere facilmente adattata per riconoscere e interagire con altri virus come influenza, HIV o epatite B. I ricercatori stanno inoltre esplorando potenziali applicazioni nella terapia mirata contro il cancro, programmando le nanomani per identificare specifici marcatori tumorali e veicolare farmaci direttamente alle cellule bersaglio.
"Questo approccio ha un potenziale maggiore rispetto ai pochi esempi che abbiamo dimostrato in questo lavoro", ha commentato Wang. "Saranno necessari ulteriori test, ma le potenziali applicazioni per il trattamento del cancro e la sensibilità raggiunta per le applicazioni diagnostiche mostrano la potenza della nanorobotica soft".
La ricerca, pubblicata sulla rivista Science Robotics, apre nuove prospettive nell'interazione con virus e altre molecole su scala nanometrica, promettendo importanti sviluppi nel campo della diagnosi precoce e della medicina di precisione.