ДНК-оригами может создать нано-"трансформеров" для биомедицинских применений
Исследователи из Университета штата Огайо впервые доказали, что базовые принципы проектирования макроскопических машинных деталей (таких как шарниры и поршни) можно применить к ДНК для создания сложных, управляемых компонентов будущих нанороботов.
В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, инженеры описывают использование комбинации природной и синтетической ДНК в процессе "ДНК-оригами" для создания машин, способных многократно выполнять задачи.
Ключевой подход: Вместо биомиметики (копирования биологических систем) команда использовала вдохновение из области макроскопического машиностроения для создания молекулярных машин.
Два ключа к управлению движением:
- Гибкость: Гибкие части создаются из одноцепочечной ДНК, а жёсткие — из двухцепочечной.
- Настройка ("tuning"): Структуры оснащаются синтетическими ДНК-нитями, которые действуют как застёжки-липучки. Они сцепляются или разъединяются в зависимости от химических сигналов окружения, обеспечивая обратимое и повторяемое движение.
Созданные прототипы:
- Шарнир: Две жёсткие ДНК-"пластины", соединённые гибкими "скрепками" по одному краю.
- Поршень в цилиндре: Система из пяти пластин, трёх шарниров и двух трубок разного диаметра — всё из ДНК.
Подтверждение работы: Движение механизмов контролировалось добавлением в раствор химических сигналов (дополнительных цепей ДНК) и подтверждалось методами просвечивающей электронной микроскопии и флуоресцентной спектрофотометрии.
Перспективы: Технология может привести к созданию сложных нанороботов для доставки лекарств в организме или проведения измерений на наноуровне. Как и вымышленные "трансформеры", такая машина из ДНК-оригами сможет менять форму для разных задач, реагируя на биомолекулярные сигналы.