Учёные создали самые маленькие смайлики из нитей ДНК

Учёные из Гарвардского университета создали смайлики, китайские иероглифы и символы карточных игр в масштабе миллиардных долей метра, используя нити ДНК.

Это достижение — новый шаг в развитии «ДНК-оригами», где молекула, несущая генетический код жизни, используется в качестве строительного блока в наномасштабе. Технология имеет потенциал для применения в инженерии и медицине.

Команда под руководством Пэна Иня из Института биологически инспирированной инженерии Висса при Гарварде использовала свойство комплементарности ДНК. Короткие нити ДНК длиной в 42 «перекладины» соединялись с комплементарными участками молекулы.

Как кубики Lego, нити можно было запрограммировать на самосборку в определённые формы. В качестве демонстрации метода команда создала молекулярную картину с 107 изображениями: смайликами, китайскими иероглифами, цифрами и буквами латинского алфавита. «Холст» представляет собой прямоугольник размером 64 нанометра на 103 нанометра с 310 пикселями.

Интерес к наноразмерным формам существует более 20 лет, и учёные постепенно перешли от двумерных к трёхмерным успехам. ДНК можно использовать как каркас в молекулярном масштабе. Например, в лабораториях создают ДНК-«плату» для транзисторов из углеродных нанотрубок и структуру в форме раковины моллюска, предназначенную для открытия и доставки микроскопической дозы лекарства к раковой клетке.

Новое исследование ускоряет технику сборки (пока в 2D) и снижает затраты. Набор из 1706 «плиток» стоимостью около $7000 может создать «астрономическое» количество форм. Каждая форма на картине Гарварда создавалась всего за час с помощью робота, который отбирал и смешивал нити.

Для сравнения: в конце 1980-х годов на проектирование и создание семинанометрового куба с использованием длинной нити ДНК, которую нужно было скрутить в нужную форму, ушло почти два года.