Programmeringslogica in eiwitten: slimme biomaterialen die rekenen De meeste van de huidige "slimme" biomaterialen reageren op eenvoudige, één-op-één manieren: één invoer produceert één uitvoer. Een hydrogel kan een medicijn vrijgeven wanneer deze aan licht wordt blootgesteld, of een nanopartikel kan afbreken wanneer het een bepaald enzym tegenkomt. Maar biologie werkt zelden in zo'n isolatie. Cellen en weefsels verwerken voortdurend meerdere signalen tegelijk, en biomaterialen van de volgende generatie zullen hetzelfde moeten doen - beslissen wanneer ze een eiwit vrijgeven, activeren of lokaliseren, alleen als de juiste combinatie van triggers aanwezig is. Ryan Gharios en co-auteurs presenteren een kader dat dit mogelijk maakt. In plaats van te vertrouwen op langzame, laagrenderende chemische syntheses, coderen ze AND/OR/YES-logica rechtstreeks in eiwitten tijdens recombinante expressie. De truc is om gebruik te maken van ontworpen koppelingen waarvan de topologie de "poort" definieert: snijplaatsen in serie gedragen zich als OR, parallel als AND, en een enkele plaats als YES. Orthogonale proteasen fungeren als de "invoeren", en het materiaal geeft zijn eiwitlading alleen vrij wanneer de geprogrammeerde logische voorwaarde is vervuld. Met deze aanpak implementeerde het team alle 17 mogelijke logica-gedragingen met drie ingangen en breidde het zelfs uit naar een operator met vijf ingangen. Ze demonstreerden nauwkeurige eiwitafgifte van magnetische kralen, gemultiplexte levering van hydrogels, voorwaardelijke labeling van HER2⁺ cellen, en intracellulaire programma's die beslissen of een eiwit aan het membraan blijft of in het cytosol diffundeert. De echte doorbraak is schaalbaarheid. Omdat de logica genetisch gecodeerd is, kunnen ontwerpen snel worden samengesteld, geproduceerd in bacteriën en op grote schaal gezuiverd - wat de deur opent naar programmeerbare therapieën, responsieve steigers voor weefselengineering en biohybride systemen waarin levende cellen en materialen samen rekenen. Dit werk wijst op een toekomst waarin biomaterialen niet alleen reageren, maar daadwerkelijk beslissen - waardoor Booleaanse logica van digitale circuits naar levende systemen wordt gebracht. Paper: