Alat Nano yang Merakit Sendiri

Para peneliti menciptakan alat nano yang bisa merakit diri sendiri dan bisa bergerak dan berubah bentuk sesuai permintaan.

DNA

Dengan meniru prinsip-prinsip yang terdapat di alam, sebuah tim di Institut Wyss bagian Teknik Biologi, Hardvard Medical School dan Institut Kanker Dana-Farber menciptakan alat nano yang terbuat dari DNA yang bisa merakit diri sendiri dan bisa diprogram untuk bergerak dan berubah bentuk sesuai permintaan. Berbeda dengan teknologi nano yang ada, alat nano yang bisa diprogram ini sangat cocok untuk aplikasi medis karena DNA secara biologis cocok dan bisa didegradasi.

Dibuat pada skala 1:1.000.000.000 meter, tiap alat terbuat dari molekul DNA untai tunggal bundar yang jika digabungkan dengan banyak bagian kecil DNA tambahan bisa merakit diri sendiri menjadi struktur tiga dimensi seperti yang ditetapkan sebelumnya. Spiral ganda bergabung menjadi topangan linear keras yang lebih besar yang terhubung oleh DNA untai tunggal dominan. DNA untai tunggal ini menarik topangan-topangan menjadi bentuk tiga dimensi, bagaikan tali tambatan yang menarik tiang-tiang tenda untuk membentuk sebuah tenda. Kekuatan dan stabilitas struktur tersebut berasal dari cara mendistribusikan dan mengimbangi kekuatan netral tegangan dan tekanan.

Prinsip arsitektur yang dikenal sebagai tensegrity ini telah menjadi perhatian para seniman dan arsitek selama bertahun-tahun, tapi hal itu juga terdapat di berbagai penjuru alam. Sebagai contoh tubuh manusia, tulang-tulang berfungsi sebagai topangan tekanan ditemani otot, tendon dan sendi berfungsi sebagai pembawa tegangan yang membuat kita bisa berdiri melawan gravitasi. Prinsip yang sama mengatur bagaimana sel mengontrol bentuknya pada skala mikro.

"Teknologi baru nano yang bisa merakit diri sendiri ini bisa mengarah kepada alat-alat medis skala nano dan sistem pendistribusian obat seperti tiruan virus yang membawa obat langsung ke sel yang sakit," kata rekan peneliti dan direktur Institut Wyss Don Ingber. Sebuah alat nano yang bisa membuka oleh sinyal mekanis atau kimia bisa memastikan bahwa tak hanya obat tiba pada target yang diinginkan tapi juga dilepaskan kapan dan di mana sesuai keinginan.

Lebih jauh lagi, alat nanoskopik tensegrity suatu hari bisa memprogram ulang sel akar manusia untuk meregenerasi organ-organ yang terluka. Respon sel akar berbeda-beda tergantung pada lingkungan sekitarnya. Sebagai contoh, sebuah matriks ekstraseluler yaitu lem biologis sekitar sel, dibuat untuk meniru konsistensi sinyal tulang sel akar untuk menjadi tulang, di lain pihak, matriks pekat yang lebih dekat dengan konsistensi tisu otak memberi sinyal pertumbuhan neuron. Alat nano tensegrity "bisa menolong kita untuk menyetel dan merubah kekakuan matriks ekstraseluler pada rekayasa tisu suatu hari," kata penulis pertama Tim Liedl yang sekarang merupakan profesor di Universitas Ludwig-Maximillians di Munich.

"Alat serba guna ini bisa membantu kita membuat hal-hal berguna untuk pendistribusian obat canggih dan pengobatan regeneratif," kata kepala peneliti William Shih yang merupakan anggota inti Fakultas Wyss dan rekan sejawat Profesor Biologi Kimia dan Farmakologi Molekul di HMS dan Institut Kanker Dana Farber. "Kami juga memiliki mesin fotocopy DNA yang dikembangkan alam untuk kita," yang membuat alat-alat ini gampang dirakit.

Kemampuan baru ini "merupakan bagian yang disambut dengan gembira dalam kotak peralatan teknologi nano DNA struktural," kata Need Seeman, seorang Profesor Kimia di Universitas New York.