Föreställ dig att du vill bygga ett intrikat arkitekturverk, som ett slott.
Föreställ dig nu att när alla dess individuella komponenter är sammanförda, slottet bygger sig självt automatiskt. Till sist, Föreställ dig att det här slottet är så litet att det mäts i samma skala som DNA, virus och små molekyler.
Du har precis kommit in i den nanoskaliga världen där Eric Henderson bor. Och om detta låter som magi för dig, du kanske inte är långt ifrån målet.
"Det är magin i hur DNA fungerar, sa Henderson, professor i genetik, utveckling och cellbiologi vid Iowa State University.
Henderson, tillsammans med sin tidigare doktorand Divita Mathur, studerar hur man bygger nanomaskiner som kan ha verkliga medicinska tillämpningar en dag snart. Han och Mathur publicerade nyligen en artikel i den peer-reviewade Vetenskapliga rapporter som beskriver hans laboratoriums framgångsrika försök att designa en nanomaskin som kan upptäcka en modell av ebolaviruset.
Han sa att en sådan maskin skulle visa sig vara värdefull i utvecklingsvärlden, där tillgång till medicinsk diagnostisk utrustning kan vara sällsynt. Han sa att hans nanoteknik kunde tillverkas billigt och enkelt användas. Används i kombination med en smartphone-app, Nästan vem som helst skulle kunna använda tekniken för att upptäcka ebola eller valfritt antal andra sjukdomar och patogener utan behov av traditionella medicinska faciliteter.
Tricket ligger i att förstå reglerna som styr hur DNA fungerar, sa Henderson.
"Det är möjligt att utnyttja den regeluppsättningen på ett sätt som skapar fördelar för medicin och bioteknik, " han sa.
Den ikoniska dubbelhelixstrukturen hos DNA betyder att en DNA-sträng binder endast med en komplementär sida. Ännu bättre, dessa kompatibla trådar hittar varandra automatiskt, som ett slott som bygger sig självt. Henderson utnyttjade samma principer för sina nanomaskiner. Komponenterna, en gång tillsatt till vatten och sedan uppvärmd och kyld, hitta varandra och montera på rätt sätt utan ytterligare ansträngning från den som använder maskinerna.
Och hur "nano" är en nanomaskin? Henderson sa att cirka 40 miljarder individuella maskiner ryms i en enda droppe vatten.
Maskinerna fungerar som ett diagnostiskt verktyg som upptäcker vissa sjukdomar på genetisk nivå. För den nyligen publicerade tidningen, Henderson och Mathur, nu postdoktor vid Center for Biomolecular Science and Engineering vid Naval Research Laboratory i Washington, D.C., designade maskinerna för att leta efter tecken på ebola, även om experimenten i studien använde en skenversion av det virala genomet och inte den äkta varan. Henderson använde ett inbäddat fotoniskt system som testar förekomsten av målmolekylerna. Om maskinerna luktar på vad de letar efter, det fotoniska systemet blinkar med ett ljus, som kan detekteras med en maskin som kallas en fluorometer.
Henderson sa att den här typen av teknologi kan modifieras för att hitta vissa typer av molekyler eller patogener, tillåter praktiskt taget vem som helst, var som helst för att köra diagnostiska tester utan tillgång till medicinska faciliteter.
Han föreställer sig också en tid då liknande arkitekturer i nanoskala kan användas för att leverera medicin precis där den behöver gå vid exakt rätt tidpunkt. Dessa nanomaskiner, byggd av DNA, i huvudsak skulle inkapsla medicinen och vägleda den till sitt mål.
Henderson sa att sådana framsteg inte är så långt utom räckhåll för modern medicin. Det kräver bara att forskare på området tänker litet. Riktigt liten, I detta fall.
