تخيل لو تمكن العلماء من الاستيلاء على جزيئات الفيروس بنفس الطريقة التي نلتقط بها كرة التنس أو الكليمنتينا، ومنعها من إصابة الخلايا. حسنًا، قام العلماء في إلينوي ببناء يد مجهرية ذات أربعة أصابع للقيام بذلك.
ابتكر فريق من العلماء، بقيادة شينغ وانغ من جامعة إلينوي أوربانا شامبين، يدًا صغيرة، أطلق عليها اسم NanoGripper، من قطعة واحدة من الحمض النووي المطوي يمكنها التقاط جزيئات كوفيد-19. النتائج التي توصلوا إليها، مفصلة في دراسة نشرت في 27 نوفمبر في المجلة الروبوتات العلميةوثبت أن اليد يمكنها إجراء اختبار سريع للتعرف على الفيروس وكذلك منع الجزيئات من إصابة الخلايا السليمة. وعلى الرغم من أن الدراسة ركزت بشكل خاص على فيروس كوفيد-19، إلا أن النتائج لها آثار مهمة على العديد من الحالات الطبية.
وقال وانغ في بيان للجامعة: “أردنا أن نصنع روبوتًا من مادة ناعمة، بحجم النانو، يتمتع بوظائف إمساك لم يسبق لها مثيل من قبل، للتفاعل مع الخلايا والفيروسات والجزيئات الأخرى للتطبيقات الطبية الحيوية”. “نحن نستخدم الحمض النووي لخصائصه الهيكلية. إنها قوية ومرنة وقابلة للبرمجة. ومع ذلك، حتى في مجال أوريجامي الحمض النووي، يعد هذا أمرًا جديدًا من حيث مبدأ التصميم. نحن نطوي خيطًا طويلًا من الحمض النووي ذهابًا وإيابًا لتكوين جميع العناصر، سواء القطع الثابتة أو المتحركة، في خطوة واحدة.
يحتوي NanoGripper على أربعة أصابع مفصلية وكف. فالأصابع مبرمجة للالتصاق بأهداف محددة – في حالة كوفيد-19، البروتين الشوكي سيئ السمعة للفيروس – وإغلاق قبضتها حولها. ووفقا للدراسة، عندما قام الباحثون بتعريض الخلايا التي تحتوي على NanoGrippers لكوفيد-19، منعت آليات الإمساك باليدين بروتينات السنبلة الفيروسية من إصابة الخلايا.
وأوضح وانغ: “سيكون من الصعب للغاية تطبيقه بعد إصابة الشخص، ولكن هناك طريقة يمكننا استخدامها كعلاج وقائي”. “يمكننا صنع مركب رذاذ الأنف المضاد للفيروسات. الأنف هو النقطة الساخنة لفيروسات الجهاز التنفسي، مثل كوفيد أو الأنفلونزا. يمكن لرذاذ الأنف باستخدام NanoGripper أن يمنع الفيروسات المستنشقة من التفاعل مع الخلايا الموجودة في الأنف.
تم تزويد اليد أيضًا بمستشعر فريد يكتشف فيروس كورونا في 30 دقيقة بدقة اختبارات qPCR الجزيئية المألوفة المستخدمة في المستشفيات.
وقال بريان كننغهام، أحد زملاء وانغ في الدراسة، وهو أيضًا من جامعة إلينوي أوربانا شامبين: “عندما يتم وضع الفيروس في يد NanoGripper، يتم تشغيل جزيء الفلورسنت لإطلاق الضوء عند إضاءته بواسطة مصباح LED أو ليزر”. “عندما يتم تركيز عدد كبير من جزيئات الفلورسنت على فيروس واحد، فإنه يصبح ساطعًا بدرجة كافية في نظام الكشف لدينا لحساب كل فيروس على حدة.”
مثل سكين الجيش السويسري الحقيقي، يمكن للعلماء تعديل NanoGripper للكشف عن الفيروسات الأخرى والاستيلاء عليها، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية أو الأنفلونزا أو التهاب الكبد B، كما هو مفصل في الدراسة. يمكن أيضًا ربط “جانب المعصم” الخاص بـ NanoGripper بأداة طبية حيوية أخرى للقيام بوظائف إضافية، مثل توصيل الأدوية المستهدفة.
لكن وانغ يفكر بما هو أكبر من الفيروسات: السرطان. ويمكن برمجة الأصابع لاستهداف الخلايا السرطانية بنفس الطريقة التي تحدد بها حاليًا بروتينات كوفيد-19، ومن ثم تقديم علاجات مركزة لمكافحة السرطان.
واختتم وانغ حديثه قائلاً: “بالطبع سيتطلب الأمر الكثير من الاختبارات، لكن التطبيقات المحتملة لعلاج السرطان والحساسية التي تم تحقيقها للتطبيقات التشخيصية تظهر قوة الروبوتات النانوية الناعمة”.
نأمل أن يمنح NanoGrippers العلماء القدرة على الاستيلاء على الوباء التالي بواسطة الكرات النانوية.