"Remotely Activated Protein-Producing Nanoparticles". A. Schroeder, M. S. Goldberg, C. Kastrup, Y. Wang, S. Jiang, B. J. Joseph, C. G. Levins, S. T. Kannan, R. Langer, D. G. Anderson. NANOLETTERS 12, 2685 (2012). DOI: 10.1021/nl2036047
The development of responsive nanomaterials, nanoscale systems that
actively respond to stimuli, is one general goal of nanotechnology. Here
we develop nanoparticles that can be controllably triggered to
synthesize proteins. The nanoparticles consist of lipid vesicles filled
with the cellular machinery responsible for transcription and
translation, including amino acids, ribosomes, and DNA caged with a
photolabile protecting group. These particles served as nanofactories
capable of producing proteins including green fluorescent protein (GFP)
and enzymatically active luciferase. In vitro and in vivo, protein
synthesis was spatially and temporally controllable, and could be
initiated by irradiating micrometer-scale regions on the time scale of
milliseconds. The ability to control protein synthesis inside
nanomaterials may enable new strategies to facilitate the study of
orthogonal proteins in a confined environment and for remotely activated
drug delivery.
El desarrollo de nanomateriales responsivos, es decir, de sistemas nanométricos que responden a estímulos, es uno de los objetivos generales de la nanotecnología. Aquí se desarrollan nanopartículas que pueden desencadenar, de manera controlada, la síntesis de proteínas. Las nanopartículas son vesículas de lípidos rellenas con la maquinaria celular responsable de la transcripción y traslación, y con aminoácidos, ribosomas, y ADN atrapado, con un grupo protección fotoetiquetable. Estas partículas sirven de nanofábricas capaces de producir proteínas, incluída la proteína verde fluorescente (GFP) y la luciferasa enzimática activa. La síntesis de proteínas, in vitro e in vivo, fue controlada temporal y espacialmente, y se pudo iniciar por medio de la iluminación en regiones de escala micrometrica en una escala de tiempo del orden de milisegundos. La capacidad para controlar la síntesis de proteínas dentro de nanomateriales puede permitir el desarrollo de nuevas estrategias que faciliten el estudio de proteínas ortogonales en un ambiente confinado, así como la activación remota de la liberación de medicamentos.
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