Nanorobot Rakitan DNA 'Velcro' Bunuh 84% Sel Kanker di Lab

Bayangkan sebuah robot sekecil debu yang bisa berenang di aliran darah Anda, merakit dirinya sendiri saat diperintahkan, memproduksi obat di tempat, lalu diambil kembali, diisi ulang, dan dipakai lagi. Itu bukan lagi fiksi ilmiah. Tim dari Universitas Basel baru saja mewujudkannya — sebuah nanorobot modular dan dapat dipakai ulang yang menyatu menggunakan 'molecular Velcro' berbasis DNA, dan telah terbukti mampu membunuh sel kanker di laboratorium [8, 9].

Dipimpin oleh Prof. Dr. Cornelia Palivan, para peneliti mendesain nanorobot yang bentuknya mirip roket bulan mini. Robot ini terdiri dari dua modul independen — unit propulsi magnetik dan kapsul muatan — yang secara otomatis merakit diri ketika untaian DNA komplementer pada masing-masing modul saling mengikat . 'Velcro' DNA ini dapat diprogram, memungkinkan modul untuk dipasangkan, dipisahkan, dan dipasangkan kembali sesuai kebutuhan .

Cara Kerja Nanorobot

Arsitektur sistem ini sengaja dibuat sederhana namun sangat adaptif:

• Desain modular: Dua modul berbeda yang dapat dikonfigurasi ulang — unit propulsi magnetik dan kapsul muatan .
• 'Molecular Velcro' berbasis DNA: Setiap modul membawa untaian DNA komplementer. Saat bertemu, untaian ini saling mengikat, menyatukan modul-modul tersebut menjadi nanorobot yang berfungsi. Ikatan yang sama bisa dilepaskan, memungkinkan modul diambil kembali .
• Propulsi magnetik: Modul propulsi bersifat magnetis, memungkinkan kendali dari luar. Medan magnet dapat memandu robot ke target — misalnya tumor — dan kemudian mengambilnya kembali untuk digunakan ulang .
• Kapsul muatan: Kapsul ini menampung empat vesikel polimer skala nano, masing-masing diisi enzim. Substrat masuk melalui pori-pori kecil, enzim mengubahnya menjadi produk aktif, dan produk tersebut dilepaskan secara lokal. Vesikel juga dapat dibuka secara selektif untuk melepaskan senyawa bioaktif .
• Kemampuan dok: Biomolekul tambahan pada kapsul muatan memungkinkan nanorobot menempel pada permukaan sel atau material tertentu .

Hasil Uji pada Sel HeLa

Tim menguji nanorobot pada sel kanker HeLa, lini sel manusia yang umum digunakan dalam riset kanker:

• Nanorobot terakumulasi di permukaan sel HeLa, dikonfirmasi melalui pelabelan fluoresen .
• Ketika dilengkapi dengan enzim yang memproduksi obat antikanker, nanorobot mengurangi viabilitas sel HeLa menjadi 16% dalam 72 jam — artinya 84% sel kanker berhasil dibunuh .
• Efektivitas ini berasal dari produksi obat lokal yang terkonsentrasi, langsung di permukaan sel, bukan melalui pengiriman sistemik .

Aplikasi Lebih Luas dan Langkah Selanjutnya

Desain modular berarti platform ini tidak terbatas pada terapi kanker. Dengan mengganti kapsul muatan, nanorobot yang sama dapat dialihfungsikan untuk peran yang sama sekali berbeda:

• Pengobatan tertarget: Mengirimkan agen terapi langsung ke tumor atau jaringan yang sakit, dengan modul magnetik memungkinkan pengambilan dan penggunaan ulang .
• Katalisis industri: Mengisi ulang kapsul dengan enzim yang berbeda untuk reaksi katalitik sesuai permintaan dalam manufaktur .
• Remediasi lingkungan: Potensi penggunaan termasuk pemurnian air dan penguraian polutan .
• Dapat dipakai ulang: Modul dapat dipisahkan, kapsul muatan diisi ulang, dan modul digabungkan kembali — sementara unit propulsi magnetik dapat diambil dan digunakan kembali .
• Penggunaan pada manusia: Aplikasi pada manusia masih menjadi tujuan jangka panjang, namun platform ini dirancang agar mudah diadaptasi hanya dengan memodifikasi kapsul muatan .

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202600079). Studi ini dilakukan dalam kerangka National Center of Competence in Research – Molecular Systems Engineering dan Swiss Nanoscience Institute, bekerja sama dengan Universitas Heidelberg [8, 12].