Logiikan ohjelmointi proteiineihin: älykkäät biomateriaalit, jotka laskevat Useimmat nykypäivän "älykkäistä" biomateriaaleista reagoivat yksinkertaisilla, yksi yhteen -tavoilla: yksi syöte tuottaa yhden tuotoksen. Hydrogeeli saattaa vapauttaa lääkettä altistuessaan valolle tai nanohiukkanen voi hajota, kun se kohtaa tietyn entsyymin. Mutta biologia toimii harvoin näin eristyksissä. Solut ja kudokset käsittelevät jatkuvasti useita signaaleja kerralla, ja seuraavan sukupolven biomateriaalien on tehtävä sama – päätettävä, milloin proteiini vapautetaan, aktivoidaan tai lokalisoidaan vain, jos siinä on oikea laukaisevien tekijöiden yhdistelmä. Ryan Gharios ja muut kirjoittajat esittelevät kehyksen, joka tekee tämän mahdolliseksi. Sen sijaan, että ne luottaisivat hitaisiin, vähätuottoisiin kemiallisiin synteeseihin, ne koodaavat JA/OR/YES-logiikkaa suoraan proteiineihin yhdistelmän ilmentymisen aikana. Temppu on käyttää suunniteltuja linkittäjiä, joiden topologia määrittelee "portin": sarjaan leikatut kohdat käyttäytyvät kuin OR, rinnakkain kuten AND, ja yksi sivusto kuten YES. Ortogonaaliset proteaasit toimivat "syötteinä", ja materiaali vapauttaa proteiinilastinsa vasta, kun ohjelmoitu looginen ehto täyttyy. Tällä lähestymistavalla tiimi toteutti kaikki 17 mahdollista kolmen syötteen logiikkakäyttäytymistä ja jopa laajensi sen viiden syötteen operaattoriin. He osoittivat tarkkaa proteiinin vapautumista magneettisista helmistä, multipleksoitua toimitusta hydrogeeleistä, HER2⁺-solujen ehdollista leimaamista ja solunsisäisiä ohjelmia, jotka päättävät, pysyykö proteiini kalvossa vai diffundoituuko se sytosoliin. Todellinen läpimurto on skaalautuvuus. Koska logiikka on geneettisesti koodattu, suunnitelmat voidaan nopeasti koota, tuottaa bakteereissa ja puhdistaa mittakaavassa, mikä avaa oven ohjelmoitaville terapioille, responsiivisille kudostekniikan telineille ja biohybridijärjestelmille, joissa elävät solut ja materiaalit laskevat yhdessä. Tämä työ viittaa tulevaisuuteen, jossa biomateriaalit eivät vain reagoi, vaan itse asiassa päättävät – tuoden Boolen logiikan digitaalisista piireistä eläviin järjestelmiin. Paperi: