Российские ученые сделали важный шаг на пути к созданию медицинских нанороботов, которые могут действовать в живом организме — они впервые в мире «научили» наночастицы производить логические вычисления с помощью биохимических реакций, такая технология может стать основой для создания новых методов диагностики и лечения тяжелых болезней.

Результаты работы специалистов Института общей физики имени Прохорова, Института биоорганической химии имени Шемякина и Овчинникова и Московского физико-технического института (МФТИ) опубликованы в одном из самых цитируемых мировых научных журналов Nature Nanotechnology. Это первая за несколько лет экспериментальная работа, сделанная исключительно российским коллективом и опубликованная в таком журнале, отмечается в пресс-релизе МФТИ.

Логические операции внутри клеток или в искусственных биомолекулярных системах рассматриваются многими учеными как путь созданию микро- и нанороботов, способных, например, доставлять лекарство строго «по расписанию» в те места организма, где оно необходимо. Двоичными вычислениями на основе молекул нуклеиновых кислот и белков во всем мире занимаются уже более десяти лет, но в опубликованной российскими учеными работе впервые предложен и экспериментально подтвержден способ, в котором любая логическая функция может быть выполнена нано- или микрочастицей.

Как поясняют ученые в своей работе, их труд развивает идею вычислений при помощи биомолекул. Если в электронных цепях логические элементы оперируют током или напряжением, то в биохимических системах на выходе может быть, например, появление какого-то определенного вещества, которое может осуществлять терапевтическое воздействие на биологические системы.

В данном случае наночастицы выполняют определенные функции благодаря специально подобранному по составу внешнему слою, который по-разному «разбирается» при наличии определенного вещества, действующего как сигнал на входе логического элемента. Ученые продемонстрировали возможность применения этих наночастиц для адресного взаимодействия с раковыми клетками. Такой дополнительный контроль в будущем может пригодиться для более точного уничтожения раковых клеток с минимальными последствиями для здоровых тканей и органов, полагают авторы работы.