Logica de programare în proteine: biomateriale inteligente care calculează Majoritatea biomaterialelor "inteligente" de astăzi răspund în moduri simple, unu-la-unu: o intrare produce o ieșire. Un hidrogel poate elibera un medicament atunci când este expus la lumină sau o nanoparticulă se poate degrada atunci când întâlnește o anumită enzimă. Dar biologia rareori funcționează într-o astfel de izolare. Celulele și țesuturile procesează în mod constant mai multe semnale simultan, iar biomaterialele de ultimă generație vor trebui să facă același lucru - decidând când să elibereze, să activeze sau să localizeze o proteină numai dacă este prezentă combinația potrivită de declanșatori. Ryan Gharios și coautorii prezintă un cadru care face acest lucru posibil. În loc să se bazeze pe sinteze chimice lente, cu randament redus, ele codifică logica AND/OR/YES direct în proteine în timpul expresiei recombinante. Trucul este de a folosi linkeri proiectați a căror topologie definește "poarta": site-urile tăiate în serie se comportă ca OR, în paralel ca AND și un singur site ca YES. Proteazele ortogonale servesc ca "intrări", iar materialul își eliberează încărcătura de proteine numai atunci când este îndeplinită condiția logică programată. Cu această abordare, echipa a implementat toate cele 17 comportamente logice posibile cu trei intrări și chiar le-a extins la un operator cu cinci intrări. Ei au demonstrat eliberarea precisă a proteinelor din mărgele magnetice, livrarea multiplexată din hidrogeluri, marcarea condiționată a celulelor HER2⁺ și programele intracelulare care decid dacă o proteină rămâne la membrană sau difuzează în citosol. Adevărata descoperire este scalabilitatea. Deoarece logica este codificată genetic, proiectele pot fi compilate rapid, produse în bacterii și purificate la scară - deschizând ușa către terapii programabile, schele receptive pentru ingineria țesuturilor și sisteme biohibride în care celulele vii și materialele calculează împreună. Această lucrare indică un viitor în care biomaterialele nu doar răspund, ci decid de fapt – aducând logica booleană din circuitele digitale în sistemele vii. Hârtie: