تخيل لو تمكن العلماء من الإمساك بجزيئات الفيروس بنفس الطريقة التي نلتقط بها كرة التنس أو اليوسفي، ومنعها من إصابة الخلايا. حسنًا، قام علماء في إلينوي بإنشاء يد مجهرية بأربعة أصابع لتحقيق ذلك.
قامت مجموعة من العلماء، بقيادة شينغ وانغ من جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين، بإنشاء يد صغيرة، أطلقوا عليها اسم “NanoGripper”، من قطعة واحدة من الحمض النووي المطوي يمكنها الإمساك بجزيئات كوفيد-19. توضح نتائجهم، التي تم تفصيلها في دراسة نُشرت في 27 نوفمبر في مجلة Science Robotics، أن اليد يمكن أن تجري اختبارًا سريعًا لتحديد الفيروس بالإضافة إلى منع الجزيئات من إصابة الخلايا السليمة. على الرغم من أن الدراسة كانت تركز بشكل خاص على فيروس كوفيد-19، إلا أن النتائج لها تداعيات مهمة للعديد من الحالات الطبية.
قال وانغ في بيان للجامعة: “أردنا إنشاء مادة ناعمة، روبوت نانوي بحجم النانو بوظائف إمساك لم يُرَ مثلها من قبل، للتفاعل مع الخلايا والفيروسات والجزيئات الأخرى لأغراض طبية”. “نستخدم الحمض النووي لخصائصه الهيكلية. إنه قوي ومرن وقابل للبرمجة. ومع ذلك، حتى في مجال طي الحمض النووي، فإن هذا جديد من حيث مبدأ التصميم. نحن نطوي خيطًا طويلاً واحدًا من الحمض النووي ذهابًا وإيابًا لصنع جميع العناصر، سواء الثابتة أو المتحركة، في خطوة واحدة.”
تحتوي NanoGripper على أربعة أصابع مفصلية وكف. تم برمجة الأصابع للالتصاق بأهداف محددة—في حالة كوفيد-19، البروتين الشوكي الشهير للفيروس—وإغلاق قبضتها حولها. وفقًا للدراسة، عندما تعرض الباحثون خلايا تحتوي على NanoGrippers لكوفيد-19، منعت آليات القبض في اليد البروتينات الشوكية الفيروسية من إصابة الخلايا.
وأوضح وانغ: “سيكون من الصعب جدًا تطبيقه بعد إصابة الشخص، لكن هناك طريقة يمكننا من خلالها استخدامه كعلاج وقائي”. “يمكننا صنع مركب بخاخ أنفي مضاد للفيروسات. الأنف هو النقطة الساخنة للفيروسات التنفسية، مثل كوفيد أو الأنفلونزا. يمكن أن يمنع بخاخ أنفي يحتوي على NanoGripper الفيروسات المستنشقة من التفاعل مع الخلايا في الأنف.”
تحتوي اليد أيضًا على جهاز استشعار فريد يكشف عن كوفيد-19 في 30 دقيقة بدقة اختبارات qPCR الجزيئية المعروفة الآن والتي تُستخدم في المستشفيات.
قال براين كانينغهام، أحد زملاء وانغ في الدراسة، من جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين: “عندما يُمسك الفيروس في يد NanoGripper، يتم تفعيل جزيء فلوري لإصدار الضوء عند تعرضه لمصباح LED أو ليزر”. “عندما يتم تركيز عدد كبير من الجزيئات الفلورية على فيروس واحد، يصبح ساطعًا بما فيه الكفاية في نظام الكشف لدينا لعد كل فيروس بشكل فردي.”
مثل سكين الجيش السويسري الحقيقي، يمكن للعلماء تعديل NanoGripper لاكتشاف وإمساك فيروسات أخرى، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية، والأنفلونزا، أو التهاب الكبد B، كما هو مفصل في الدراسة. يمكن أيضًا أن يرتبط “جانب المعصم” لـ NanoGripper بأداة طبية حيوية أخرى لوظائف إضافية، مثل توصيل الأدوية المستهدفة.
ومع ذلك، فإن وانغ يفكر في شيء أكبر من الفيروسات: السرطان. يمكن برمجة الأصابع لاستهداف خلايا السرطان بنفس الطريقة التي تحدد بها حاليًا البروتينات الشوكية لكوفيد-19، ثم توصيل علاجات مركزة لمكافحة السرطان.
قال وانغ: “بالطبع سيتطلب ذلك الكثير من الاختبارات، لكن التطبيقات المحتملة لعلاج السرطان والحساسية التي تم تحقيقها للتطبيقات التشخيصية تعرض قوة الروبوتات النانوية اللينة”.
هنا نأمل أن تمنح NanoGrippers العلماء القدرة على الإمساك بالجائحة التالية بواسطة النانو.
