Skapa syntetiska gener för att bygga smarta material med flexibel och hållbar design

StockholmForskare från UCLA Samueli School of Engineering och Universitetet i Rom Tor Vergata har utvecklat konstgjorda gener som efterliknar hur biologiska celler bygger strukturer. Dessa gener är konstruerade för att bilda självorganiserande strukturer genom att följa en specifik sekvens, vilket erbjuder en ny metod för att skapa biomolekylära material. Studien, som leds av professor Elisa Franco och har publicerats i Nature Communications, visar hur dessa konstgjorda gener samverkar för att bygga material som kan användas på olika sätt, inklusive nanoskaliga DNA-rör och andra biomaterial.

Denna forskning har många framtida användningsområden. Inom medicin kan den bidra till att skapa artificiella vävnader eller organ som kan växa självständigt inuti kroppen, vilket är viktigt för att läka och ersätta kroppsdelar. Inom bioteknik kan företag använda dessa material för att utveckla avancerade systemen för läkemedelsleverans, där nedbrytningen av materialen är lika viktig som deras sammansättning. Samma koncept kan också användas för att skapa smarta material som anpassar sin funktion efter förändringar i omgivningen.

Systemet är mycket anpassningsbart. Istället för att enbart öka antalet molekyler för att skapa mer komplexitet, utnyttjar det tidpunkten för molekylära instruktioner. Detta kan förändra materialdesignen genom att tillåta olika strukturer att skapas från ett begränsat antal komponenter, bara genom att justera ordningen och tidpunkten för genaktivering. Denna metod kan skalas upp och har potential att ha en stor inverkan på syntetisk biologi.

Läs också:

Idag · 03:00

Patagoniens glaciärsköld hotad: klimatförändringens påverkan utan minskade utsläpp

Förmågan att kontrollera hur material sätts ihop och tas isär ger stora fördelar för att skapa material på ett hållbart sätt. Denna exakta kontroll minskar avfall genom att möjliggöra att samma delar kan återanvändas för olika ändamål. Forskningen visar att vi kan använda samma material för flera tillämpningar, vilket innebär att vi behöver färre råmaterial, vilket gynnar både ekonomin och miljön.

Denna teknik används på ett fascinerande sätt inom biologi och materialvetenskap. Forskare har möjlighet att bygga upp och bryta ner strukturer med hjälp av DNA-brickor, styrda av specifika RNA-signaler. Denna noggranna kontroll innebär att syntetisk biologi snart kan bli betydelsefull inom områden som sjukvård och tillverkning.

Denna studie fördjupar vår förståelse av genetisk ingenjörskonst och antyder att det kan förändra hur vi tillverkar produkter och behandlar sjukdomar i framtiden. Stöd från betydande aktörer, som USA:s energidepartement och europeiska organisationer, visar på det globala intresset och de möjliga effekterna av denna forskning.