3D-«печать» на наноуровне с использованием самоорганизующихся структур ДНК
Исследователи из Каролинского института совместно с коллегами из Университета Аалто (Финляндия) представили новый метод создания 3D-наноструктур из ДНК, описанный в журнале Nature.
Суть метода:
- Технология позволяет синтезировать структуры ДНК-оригами, стабильные при низких концентрациях соли, характерных для внутренней среды организма.
- Процесс проектирования высоко автоматизирован, что открывает путь к созданию сложных синтетических ДНК-наноструктур.
Как это работает:
- Пользователь создаёт 3D-модель желаемой структуры (полигональный объект) в стандартном программном обеспечении для 3D-дизайна.
- Специальные алгоритмы и методы оптимизации рассчитывают необходимые последовательности ДНК.
- Синтезированные последовательности ДНК смешиваются в солевом растворе, где самостоятельно собираются в заданную структуру благодаря предсказуемому спариванию оснований.
Ключевые преимущества:
- Простота и свобода дизайна: «Мы теперь можем создавать структуры, которые раньше было невозможно спроектировать», — говорит руководитель исследования Бьёрн Хёгберг.
- Биологическая совместимость: Метод не требует высоких концентраций солей магния. Структуры остаются стабильными в физиологических условиях, что критически важно для биомедицинских приложений.
- Автоматизация: «Передовые вычислительные методы, вероятно, станут ключевым фактором в масштабировании ДНК-нанотехнологий», — отмечает профессор Пекка Орпонен из Аалто.
Примеры и перспективы:
Исследователи уже создали сферу, спираль, стержень, структуру в форме бутылки и модель «Стэнфордского кролика» — стандартного тестового объекта для 3D-моделирования.
Новая технология расширяет возможности для биологических экспериментов, например, с использованием ранее созданных ДНК-наноштангенциркулей для изучения клеточной сигнализации, в условиях, максимально приближенных к внутриклеточным. Также она может усовершенствовать целевые капсулы для доставки противоопухолевых препаратов непосредственно в раковые клетки.