In de VS is octrooi aangevraagd op een hydrogel die een factor 100 opzwelt bij contact met één bepaalde DNA-sequentie. Je kunt er ‘zachte’ miniatuurrobotjes van maken met gewrichten die je onafhankelijk van elkaar kunt aansturen, schrijven David Gracias, Rebecca Schulman en collega’s van Johns Hopkins University in Science.

Hun hydrogel is een met water gevuld netwerk van polyacrylamideketens, waaraan DNA-sequenties zijn bevestigd als zijtakjes. Die stukken DNA passen op elkaar en kunnen samen dus een dubbele streng vormen, die dient als crosslink tussen twee ketens.

Om het netwerk te laten zwellen voeg je DNA-strengen toe waarvan één uiteinde ook op die zijtakjes past. De andere uiteinden passen op elkaar. Samen kunnen ze de crosslinks verlengen tot een oneindig lange dubbele streng, waarbij ze overlappen als twee lagen bakstenen in een muur. Daardoor worden de polyacrylamideketens uit elkaar gedrukt en neemt het volume van de hydrogel toe.

Door een klein percentage ‘terminatorstrengen’ toe te voegen die iets afwijkend zijn en verdere verlenging onmogelijk maken, bereik je dat de zwelling na een tijdje vanzelf stopt.

Het blijkt niet zo moeilijk te zijn om voorwerpen op te bouwen uit plakjes hydrogel met verschillende crosslinksequenties, die elk op een andere DNA-toevoeging reageren. Ook kun je daarbij onderdelen inbouwen die je niet met DNA crosslinkt maar met iets anders, en die dus helemaal niet op toegevoegd DNA reageren. In de publicatie demonstreren de onderzoekers het met bloemen waarvan ze blaadjes naar keuze laten kromtrekken, en een krab waarvan voelsprieten, scharen en poten afzonderlijk kunnen bewegen.

De onderzoekers claimen dat het ook mogelijk moet zijn om de verlengstukken weer uit de crosslinks te halen zodat de hydrogel weer recht trekt, maar dat onderdeel van het mechanisme hebben ze nog niet nader uitgewerkt.

bron: Johns Hopkins University