Направленная эволюция создаёт наночастицы

Метод направленной эволюции, удостоенный Нобелевской премии по химии в 2018 году, имитирует естественную эволюцию для создания белков с улучшенными или новыми функциями. Учёные из лаборатории Ардемис Богосян в EPFL впервые применили этот метод для создания не белков, а синтетических наночастиц.

Эти наночастицы представляют собой оптические биосенсоры — устройства, использующие свет для обнаружения биологических молекул в воздухе, воде или крови. Они применяются в биологических исследованиях, разработке лекарств и медицинской диагностике.

Исследователи использовали направленную эволюцию для модификации оптоэлектронных свойств однослойных углеродных нанотрубок, обёрнутых ДНК (DNA-SWCNTs). При обнаружении своей мишени эти нанотрубки испускают оптический сигнал, способный проникать через сложные биологические жидкости, такие как кровь или моча.

Ключевой результат: Всего за два цикла эволюции команда создала новые DNA-SWCNTs, чей оптический сигнал усилился до 56%.

• Ардемис Богосян: «Прелесть направленной эволюции в том, что мы можем конструировать белок, даже не зная, как его структура связана с функцией. А у подавляющего большинства белков у нас такой информации и нет».

Это исследование демонстрирует, что метод биоинженерии можно использовать для более рациональной настройки оптоэлектронных свойств определённых наноматериалов. Это прагматичный подход, который заимствует стратегию у биологов, позволяя целенаправленно улучшать свойства наносенсоров, такие как селективность, яркость и чувствительность, вместо скрининга случайных библиотек материалов.