Robot tí hon chế tạo từ DNA dùng để diệt tế bào ung thư
Nanorobot, được chế tạo bằng phương pháp gọi là "xếp DNA", được sử dụng như một hệ thống tương tự các tế bào trong hệ miễn dịch để chống lại những thụ thể bên ngoài tế bào.
Theo lý thuyết, khi thiết bị phát hiện tế bào lạ, nó sẽ tự động thay đổi hình dáng và tấn công tế bào lạ đó - giống như cách hoạt động của kháng thể chống bệnh ung thư. Nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Science tuần này được thực hiện bởi các giảng viên Trường đại học Harvard ở Boston (Massachusetts, Mỹ). Ido Bachelet, nhà khoa học trong nhóm nghiên cứu sinh cho biết: "Chúng tôi gọi nó là nanorobot bởi vì nó có khả năng thực hiện nhiều tác vụ tự động như robot".
Nhóm nghiên cứu dùng một chương trình mã nguồn mở có tên Cadnano để thiết kế cấu trúc thiết bị rồi chế tạo chúng bằng cách ứng dụng nghệ thuật xếp giấy của Nhật Bản để xếp các DNA.
Các thiết bị có hình ống lục giác này, đường kính khoảng 35 nanomet, có 12 khoảng không bên trong để "bao trùm" những phân tử lạ. Mặt ngoài thiết bị có 2 vị trí để gắn kết các aptamer - những sợi nucleotide (thành phần cơ bản của axit-nu-cle-it với chuỗi đặc biệt để nhận diện những phân tử trên tế bào mục tiêu. Như những cái móc, các aptamer co duỗi để giải phóng thuốc chứa trong thiết bị nanorobot khi chúng phát hiện mục tiêu.
Tiến sĩ Bachelet cho biết: "Có thể hình dung thiết bị này như một cái khóa số. Chỉ khi mọi chốt bên trong ở đúng vị trí thì chúng sẽ mở toàn bộ robot".
Nhóm Harvard đã thí nghiệm các tế bào ung thư (được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm) với các khóa aptamer 6 móc. Kết quả, các khóa aptamer có thể tách tế bào gây bệnh bạch cầu và giải phóng kháng thể chặn đứng sự phát triển của chúng. Nhóm cũng đã thử nghiệm với nanorobot được thiết kế để kích hoạt hệ miễn dịch cơ thể.
Hao Yan, nhà hóa học và công nghệ nano tại Trường đại học bang Arizona (Mỹ), cho biết rằng nanorobot có tiềm năng được dùng như liệu pháp phân phối thuốc ở tầm cao mới. Hao Yan cho biết: "Đột phá mới này hưởng lợi từ sự phát triển của ngành công nghệ nano DNA có thể tái lập trình. Tuy nhiên, trước khi các nanorobot sẵn sàng được sử dụng ở người, chúng vẫn còn một số lỗi kỹ thuật cần khắc phục".
Những cỗ máy nhỏ xíu này rất yếu ớt và có thể nhanh chóng bị gạn lọc sạch hoặc bị tiêu hủy bởi nuclease - enzyme chuyên trách phá hủy các mẫu DNA "lạc đàn". Tuy vậy, Shawn Douglas - nhà sinh học tại Viện Công nghệ sinh học Wyss, người đã phát triển phần mềm Cadnano, cho biết hạn chế này có thể vượt qua bằng cách tạo lớp bao bảo vệ cho robot.
Nói cách khác, những cỗ máy tí hon này có thể được thiết kế để bắt chước tế bào tuần hoàn trong máu trong thời gian dài, chẳng hạn như hồng huyết cầu