NanoGripper, czteropalczasty nanorobot, jest narzędziem o podwójnym zastosowaniu. Może wychwytywać wirusy SARS-CoV-2 w celu szybkiego wykrycia i zapobiegać infekcji poprzez blokowanie wnikania wirusów do komórek. Ta innowacyjna technologia jest obiecująca dla przyszłych zastosowań, takich jak celowanie w inne wirusy lub dostarczanie leków bezpośrednio do komórek nowotworowych. – Chcieliśmy stworzyć robota z miękkiego materiału w nanoskali z funkcjami chwytania, których nigdy wcześniej nie widziano, do interakcji z komórkami, wirusami i innymi cząsteczkami do zastosowań biomedycznych. Wykorzystujemy DNA ze względu na jego właściwości strukturalne. Jest ono mocne, elastyczne i programowalne, jednak nawet w dziedzinie origami DNA jest to nowość pod względem zasady projektowania. Składamy jedną długą nić DNA tam i z powrotem, aby wykonać wszystkie elementy, zarówno statyczne, jak i ruchome, w jednym kroku – mówi Xing Wang, który kierował rozwojem NanoGrippera.

Nanorobot oparty na DNA ma cztery elastyczne palce, każdy z trzema stawami, które umożliwiają precyzyjny ruch i chwytanie. Struktura DNA określa kąt i stopień zgięcia palca, pozwalając na niestandardowe interakcje z docelowymi cząsteczkami. Palce NanoGrippera są wyposażone w aptamery DNA (oligonukleotydy kwasu deoksyrybonukleinowego, które wykazują zdolność wiązania z różnymi biomolekułami poprzez fałdowanie do trójwymiarowej konformacji, podobnie jak przeciwciała), które działają jak zamki molekularne, rozpoznając i wiążąc się z określonymi celami. W przypadku COVID-19 NanoGripper celuje w białko spike, skutecznie wyłączając jego zdolność do infekowania komórek. To wiązanie wyzwala ruch palca, aby owinąć się wokół celu. Co więcej, przeciwna strona tego nanorobota może przyczepiać się do powierzchni lub innych struktur, umożliwiając jego wykorzystanie w różnych zastosowaniach biomedycznych, takich jak wykrywanie i dostarczanie leków. NanoGripper, w połączeniu z platformą czujników z kryształami fotonicznymi, umożliwia szybkie, 30-minutowe testy na COVID-19. Test ten dorównuje czułością standardowym testom PCR, zapewniając dokładne wyniki znacznie szybciej niż tradycyjne metody. – Nasz test jest bardzo szybki i prosty, ponieważ wykrywamy bezpośrednio nienaruszonego wirusa. Kiedy wirus jest trzymany w dłoni NanoGrippera, cząsteczka fluorescencyjna jest wyzwalana w celu uwolnienia światła, gdy jest oświetlana przez diodę LED lub laser. Kiedy duża liczba cząsteczek fluorescencyjnych koncentruje się na pojedynczym wirusie, staje się on wystarczająco jasny w naszym systemie wykrywania, aby policzyć każdego wirusa indywidualnie – wyjaśnia Brian Cunningham, profesor inżynierii komputerowej.

NanoGripper może być również stosowany jako środek zapobiegawczy przeciwko infekcjom wirusowym. Może on blokować wirusy przed wnikaniem do komórek poprzez wiązanie się z ich białkami powierzchniowymi. Zespół zademonstrował to, tworząc hodowlę komórkową wystawioną na działanie COVID-19. Okazało się, że liczne chwytaki otaczają wirusa, uniemożliwiając mu wiązanie się z komórkami. – Byłoby to bardzo trudne do zastosowania po zarażeniu osoby, ale istnieje sposób, w jaki moglibyśmy to wykorzystać jako terapię zapobiegawczą. Moglibyśmy stworzyć przeciwwirusowy spray do nosa. Nos jest punktem zapalnym dla wirusów układu oddechowego, takich jak SARS-CoV-2 lub grypa. Spray do nosa z NanoGripperem mógłby zapobiec interakcji wdychanych wirusów z komórkami w nosie – podsumowuje Wang. NanoGripper ma potencjał do zwalczania różnych wirusów, takich jak grypa, HIV i wirusowe zapalenie wątroby typu B.