Des chercheurs de l'Université de Jyväskylä et de l'Université Aalto en Finlande ont développé une nanostructure d'ADN personnalisée qui peut effectuer une tâche prédéfinie dans des conditions semblables à celles du corps humain. Faire cela, l'équipe a construit un support en forme de capsule qui s'ouvre et se ferme en fonction du niveau de pH de la solution environnante. La nanocapsule peut être chargée ou emballée avec une variété de marchandises, fermé pour la livraison et ouvert à nouveau grâce à une augmentation subtile du pH.

La fonction de la nanocapsule d'ADN est basée sur des résidus d'ADN sensibles au pH.

Pour que cela se produise, l'équipe a conçu une structure d'origami d'ADN de type capsule fonctionnalisée avec des brins d'ADN sensibles au pH. Ces nanodesigns d'ADN dynamiques sont souvent contrôlés par la simple liaison hydrogène de deux séquences d'ADN complémentaires. Ici, une moitié de la capsule était équipée de domaines d'ADN double brin spécifiques qui pourraient en outre former une triple hélice d'ADN, c'est-à-dire une structure hélicoïdale composée de trois, pas seulement deux molécules d'ADN - en se fixant à un ADN simple brin approprié dans l'autre moitié.

« La formation de triplex ne peut se produire que lorsque le pH environnant de la solution est correct. Nous appelons ces brins sensibles au pH « pH latchs, ' parce que lorsque les brins interagissent, ils fonctionnent de manière similaire à leurs homologues macroscopiques et verrouillent la capsule dans un état fermé. Nous avons inclus plusieurs motifs dans la conception de notre capsule pour faciliter l'ouverture/la fermeture de la capsule en fonction du comportement coopératif des loquets. L'ouverture de la capsule est en effet très rapide et ne nécessite qu'une légère augmentation du pH de la solution, " explique le premier auteur de l'étude, doctorant Heini Ijäs du Nanoscience Center de l'Université de Jyvaskyla..

Des nanoparticules et des enzymes pourraient être chargées et encapsulées dans les capsules

Exploiter les nanocapsules pour le transport de charges utiles moléculaires ou de substances thérapeutiques, l'équipe a conçu la capsule avec une cavité pouvant accueillir différents matériaux. Ils ont démontré que les nanoparticules d'or et les enzymes pouvaient être chargées (pH élevé) et encapsulées dans les capsules (pH faible) et à nouveau affichées (pH élevé). En surveillant l'activité enzymatique, les chercheurs ont découvert que la cargaison restait pleinement fonctionnelle au cours du processus.

"La chose la plus intrigante à propos des capsules d'origami d'ADN est que le pH seuil auquel l'ouverture et la fermeture ont lieu est entièrement réglable en sélectionnant les séquences de base des verrous de pH. Nous avons conçu le pH seuil pour qu'il soit de 7,2 à 7,3, proche du pH sanguin. À l'avenir, ce type de support de médicament pourrait être optimisé pour s'ouvrir sélectivement à l'intérieur de cellules cancéreuses spécifiques, qui peuvent maintenir un pH plus élevé que les sains normaux, " dit Veikko Linko, Professeur adjoint à l'Université Aalto.

Plus loin, les capsules sont restées fonctionnelles aux concentrations physiologiques de magnésium et de sodium, et dans 10 % du plasma sanguin, et peut continuer à le faire à des concentrations plasmatiques encore plus élevées. Ensemble, ces découvertes contribuent à ouvrir la voie au développement de véhicules de délivrance de médicaments intelligents et entièrement programmables pour la nanomédecine.