Forscher der University of North Carolina haben winzige, blütenförmige Roboter aus DNA und anorganischen Kristallen entwickelt, die sich in Sekunden reversibel falten und entfalten. Diese „DNA-Flower“ reagieren auf Umweltreize wie Säuregradänderungen, öffnen oder schließen sich und lösen chemische Reaktionen aus. Die dynamischen Nanostrukturen, inspiriert von natürlichen Prozessen wie Blütenöffnung oder Gewebewachstum, könnten künftig Medikamente präzise am Zielort abgeben, Biopsien durchführen oder Schadstoffe neutralisieren. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Nature Nanotechnology, markieren einen Durchbruch in der biomimetischen Materialforschung.
Jede Blüte enthält DNA als programmierbaren Code, der Bewegungen und Reaktionen steuert. Bei steigender Azidität falten sich DNA-Segmente, die Petalen schließen; normalisieren sich die Bedingungen, öffnen sie wieder. Diese Mechanik ermöglicht das Tragen, Freisetzen oder Interagieren mit Molekülen, Zellen oder Geweben. Die Kristalle bilden hierarchische Strukturen, die komplexe Verhaltensweisen auf Mikroskala simulieren – ein langjähriges Ziel der Nanotechnologie.
Credits
Justin Hill Philip Rosenberg und Ronit Freeman
Mögliche Anwendungen reichen von der Medizin bis zur Umwelttechnik: Schluckbare oder implantierbare Blumen könnten Tumore ansteuern, durch saures Milieu aktiviert werden, Wirkstoffe abgeben oder Gewebeproben entnehmen und bei Heilung deaktivieren. In der Umwelt könnten sie Reiniger in verschmutztem Wasser freisetzen und sich auflösen. Zudem speichern sie bis zu zwei Trillionen Gigabyte Daten pro Teelöffel – eine grüne Alternative zu herkömmlichen Speichern.
Das Freeman Lab überwand Herausforderungen der Mikroskalendynamik durch präzise DNA-Architektur in den Kristallen. Die Technologie ist noch experimentell, doch sie schließt die Lücke zwischen lebenden Systemen und Maschinen. Zukünftige Entwicklungen zielen auf autonome, adaptive Materialien für Therapie, Diagnostik und Datenspeicherung. Die Arbeit unterstreicht das Potenzial programmierbarer Nanoroboter für smarte, selbstregulierende Systeme in vivo und ex vivo.
来源
Nature Nanotechnology
DOI
