Von KIM BELLARD
Als ich eine Schlagzeile über „DNA-Blumen“ sah, war ich verblüfft. Ich meine: Bestehen nicht alle Blumen aus DNA, wie jedes Lebewesen auf unserem Planeten? Nun, es stellt sich heraus, dass es sich bei den DNA-Blumen tatsächlich um weiche Roboter handelt – man kann sie also zu Nanobots machen –, also war mein Interesse definitiv geweckt.
Die DNA-Blüten stammen aus dem Freeman Lab an der University of North Carolina unter der Leitung von Dr. Ronit Freeman, und die Forschungsergebnisse zu ihnen wurden gerade in Nature Nanotechnology unter dem weniger sexy Titel „Reversible Metamorphose hierarchischer DNA-organischer Kristalle“ veröffentlicht. Hätte ich das vor „DNA-Blumen“ gesehen, hätte ich es wahrscheinlich übergangen, daher bin ich froh, dass jemand ein Auge für Marketing hat.
Designer Daniel Burham sagte bekanntlich: „Machen Sie keine kleinen Pläne“, und ich glaube, er würde Dr. Freeman mögen. In ihrer Biografie heißt es, dass sie über eine formelle Ausbildung in Informatik, Chemie, Nanotechnologie und regenerativer Medizin verfügt (und sogar Gesellschaftstanz, wenn Sie mitzählen), und dass sie diese Ausbildung wahrscheinlich braucht, denn ihr Hauptinteresse gilt „der supramolekularen Selbstorganisation, einem Bereich, in dem gängige biologische Materialien wie DNA und Proteine nicht nur als Informationsträger, sondern auch als abstimmbare Strukturmaterialien für Sensoren der nächsten Generation, Nanoroboter, Durchbrüche bei Medikamenten und klinische Werkzeuge angesehen werden.“
Dementsprechend hat das Labor nun DNA mit anorganischen Materialien kombiniert, damit sie auf ihre Umgebung reagieren können. Professor Freeman sagt: „Wir lassen uns von den Designs der Natur inspirieren, wie blühende Blumen oder wachsendes Gewebe, und übersetzen sie in Technologie, die eines Tages selbstständig denken, sich bewegen und anpassen könnte.“
Tatsächlich ist das Freman Lab stolz auf „bioinspirierte Technologien“, deren Zweck darin besteht: „Wir entwickeln lebende und synthetische Materialien, um gesündere Ergebnisse für globale Gemeinschaften zu beschleunigen.“ Auf der Website ist von „Bausteindesigns“ die Rede. mit hierarchischer Selbstorganisation, zeitlicher struktureller Rekonfiguration und adaptivem Verhalten.
Daher blüht die DNA.
Die Blüten haben tatsächlich die Form von Blumen, obwohl sie mikroskopisch klein sind. Was sie sowohl interessant als auch potenziell nützlich macht, ist, dass die verschiedenen DNA-Stränge es ihnen ermöglichen, sich zu bewegen, zu öffnen oder zu schließen oder chemische Reaktionen auszulösen, basierend auf Umwelteinflüssen wie Temperatur, Säuregehalt oder chemischen Signalen. Die DNA-Sequenzen leiten Nanopartikel dazu, sich zu komplexen Strukturen zu organisieren, die ihre Form je nach Wunsch umkehren können.
„Die Menschen würden gerne intelligente Kapseln haben, die Medikamente automatisch aktivieren, wenn sie eine Krankheit erkennen, und stoppen, wenn sie geheilt sind. Im Prinzip könnte dies mit unseren formverändernden Materialien möglich sein“, sagte Professor Freeman. „In Zukunft könnten schluckbare oder implantierbare, formverändernde Blüten entwickelt werden, um eine gezielte Medikamentendosis abzugeben, eine Biopsie durchzuführen oder ein Blutgerinnsel zu beseitigen.“
Ja, das würde mir gefallen, und ich wette, dir auch.
Das Team räumt ein, dass sich die Technologie noch im Anfangsstadium befindet, sieht jedoch eine Zukunft, in der beispielsweise einem Krebspatienten eine DNA-Blume injiziert wird, die zu einem Tumor wandert, dessen Säure dazu führt, dass die Blütenblätter ein Medikament freisetzen oder sogar eine winzige Gewebeprobe entnehmen. Wenn der Tumor verschwunden ist, wird die DNA-Blüte deaktiviert, bis sie durch neue Umweltauslöser reaktiviert wird.
Das Team denkt über das Gesundheitswesen hinaus und sieht in seinen Kreationen einen Beitrag zur Beseitigung von Umweltverschmutzung oder als großartiges digitales Speichergerät – bis zu zwei Billionen Gigabyte in nur einem Teelöffel.
Die Tatsache, dass die DNA-Blüten ihre Umgebung wahrnehmen und darauf reagieren können, lässt das Team glauben, dass dies ein großer Fortschritt bei der Überbrückung der Kluft zwischen lebenden Systemen und Maschinen ist. Davon werden wir im Rest des 21. Jahrhunderts noch mehr sehen.
Das Freeman-Labor hat große Ambitionen. Ziel ist es, „neue und kreative Möglichkeiten zur Erkennung von Viren, zur Behandlung von Krankheiten, zur effektiven Ausrichtung und Bereitstellung von Nutzlasten sowie zur Verknüpfung mit der natürlichen Biologie“ zu entdecken. Es gibt vier wichtige Möglichkeiten, dieses Ziel anzugreifen:
Sensing: „Entwicklung von Schnelltesttechnologien, die einfach zu verwenden, ortsunabhängig, robust im Design und kostengünstig in der Produktion sind.“: „Indem wir natürliche Mechanismen erkennen, respektieren und studieren, sind wir in der Lage, sie nachzuahmen, um wirksame Biotherapien zu entwickeln und die biomedizinische Technik voranzutreiben.“
Biomimikry: „Indem wir natürliche Mechanismen erkennen, respektieren und studieren, sind wir in der Lage, sie nachzuahmen, um wirksame Biotherapien zu entwickeln und die biomedizinische Technik voranzutreiben.“
Therapeutika: „Dies kann die Verabreichung eines externen Arzneimittels, die Entwicklung eines sicheren und wirksamen Mittels zur Abgabe dieses Arzneimittels an den gewünschten Ort oder die Entwicklung eines Mittels zur Programmierung der natürlichen Biologie zur Umkehrung der Auswirkungen einer Krankheit umfassen.“
Weiche Materie: „Weiche Materie ist ein Überbegriff für Wissenschaften, die sich mit Themen wie Textilmaterialien, Strömungsmechanik, Granulatverteilung, biologischen Materialien und vielem mehr befassen.“
Alle sind sehr cool, alle denken an eine Zukunft, die anders ist als die Vergangenheit, also großes Lob an sie. DNA-Blumen sind nicht das Erste, was das Freeman Lab gemacht hat, und ich bin mir ziemlich sicher, dass sie nicht das Letzte sein werden. Ich kann es kaum erwarten zu sehen, was als nächstes kommt.
Und Sie dachten, Bill Belichick sei wegen Football zur UNC gegangen …
Kim ist ehemalige E-Marketing-Managerin bei einem großen Blues-Plan, Herausgeberin der verstorbenen und beklagten Zeitschrift Tincture.io und jetzt regelmäßige THCB-Mitarbeiterin
