Учёные создали трёхмерных ДНК-наноботов
Исследователи из университетов Нью-Йорка и Нинбо (Китай) создали крошечных роботов из ДНК, способных к самовоспроизведению.
Такие нанороботы в будущем смогут проводить поиск и уничтожение раковых клеток в кровотоке без хирургического вмешательства или собирать токсичные отходы в океане.
Устройство настолько мало, что 1000 таких роботов поместились бы в толщине листа бумаги.
«Наноразмерные промышленные роботы имеют потенциал в качестве производственных платформ и способны автоматически выполнять повторяющиеся задачи для обработки и производства наноматериалов с постоянной точностью», — заявил Фэн Чжоу, ведущий исследователь проекта из Нью-Йоркского университета и Китайской академии наук.
Чжоу пояснил, что механизмы шириной 100 нанометров манипулируют различными частями цепочек ДНК и правильно их выравнивают, чтобы их можно было «сварить» вместе, а затем перейти к следующему шагу. Они разработали новый метод трёхмерной укладки ДНК, который позволяет осуществлять неограниченную самовоспроизводимость.
Предыдущие исследования в области ДНК-робототехники ограничивались 2D-конструкциями.
«Наше внедрение точной укладки и позиционирования по нескольким осям в качестве инструмента/технологии для нанопроизводства откроет дверь к созданию более сложных и полезных нано- и микроустройств», — сказал Чжоу.
Профессор химии Эндрю Сёрман, специализирующийся на наноматериалах, отметил в интервью NewScientist: «Собрать такого рода вещи непросто… То, как вещи складываются, как в синтетических объектах, так и в биомолекулах, действительно важно. Если они сложены неправильно, они не работают».
Чжоу заявил, что работа его команды опирается на четырёхдесятилетние достижения в области ДНК-нанотехнологий. Он отметил множество инновационных изобретений, включая машины, ферменты, самовоспроизводящиеся системы, компьютеры и нуклеиновые кислотные «ходоки» — приложения в области наномедицины, диагностического сенсорного анализа биологических образцов и наноробототехники.
«Наша демонстрация предвещает создание наномашин и роботов, программируемых и управляемых светом и теплом, для наноразмерного производства биосовместимых структур и устройств», — сказал он.
Ричард Хэнди из Плимутского университета (Англия), не участвовавший в исследовании, отметил: «Это мог бы быть способ добавления фермента или белка в клетку без необходимости их производства ДНК самой клетки. Есть люди с генетическими дефицитами, которые не могут производить определённый фермент, так что это может стать терапией, которая будет конструировать фермент в ткани для них. Если у вас есть группа людей с диабетом 2 типа и проблемами секреции инсулина, возможно, вы сможете заставить один из этих ДНК-каркасов производить инсулин».
Научная фантастика уже обращалась к теме развития нанотехнологических устройств, иногда в апокалиптических сюжетах.
Пионер исследований в области нанотехнологий К. Эрик Дрекслер представил кошмарный сценарий в своей книге 1986 года «Машины создания».
«Представьте такой репликатор, плавающий в бутылке с химикатами и создающий свои копии, — писал он. — Первый репликатор собирает копию за тысячу секунд, затем два репликатора строят ещё два за следующую тысячу секунд, четыре строят ещё четыре, а восемь — ещё восемь. Через десять часов новых репликаторов будет не тридцать шесть, а более 68 миллиардов. Менее чем за день они будут весить тонну; менее чем за два дня они перевесят Землю».
Он ввёл теперь знаменитый термин «серая слизь», обозначающий катастрофическое самовоспроизведение наноботов, которое в конечном итоге потребляет всю биомассу.
Отчёт Чжоу «Toward three-dimensional DNA industrial nanorobots» опубликован в журнале Science Robotics.