| Американські фахівці з нанотехнологій створили і запрограмували робота завбільшки з молекулу, здатного самостійно пересуватися у двомірному просторі. Національний науковий фонд (ННФ) США, який частково фінансував цей проект, вважає, що з часом він може набути важливого прикладного значення, зокрема, в медицині. Звіт про роботу публікується в журналі Nature, передає ИТАР-ТАСС. |
За повідомленням ННФ, дослідники на чолі з Міланом Стояновичем з
Колумбійського університету працювали з так званими ДНК-мандрівницями,
тобто ланцюжками перепрограмованих ДНК з “ніжками”, що дозволяють їм
рухатися.
Групі вдалося показати, що ці “павучки” завбільшки приблизно 4 нанометри
в діаметрі, можуть автономно пересуватися в спеціально створеному
двомірному просторі та виконувати найпростіші функції, притаманні
роботам: починати рух, повертатися, зупинятися.
У ході експерименту науковці показали, що ДНКзими (відрізки специфічних
молекул ДНК) на кінцях “лап” молекулярного “павука” взаємодіють з ДНК,
прикріпленими до поверхні. Ця взаємодія полягає в з’єднанні двох
відрізків ДНК в короткі дволанцюгові спіралі і “відрізуванні” ДНКзимом
на кінці “лапи павука” фрагмента від ДНК, прикріпленого до поверхні.
Після цього дві молекули ДНК розходяться, здійснюючи таким чином один
крок робота. При цьому, початок і кінець шляху відзначені спеціальними
фрагментами ДНК, взаємодія з якими приводить до фіксації робота.
За півгодини-годину біологічні “нанороботи” долали дистанцію в 100
нанометрів, тобто робили близько сотні кроків. Раніше можливості
подібних “мандрівниць” обмежувалися лише двома-трьома кроками.
“Ця молекула підпадає під визначення робота: машини, здатної відчувати
навколишнє середовище, приймати рішення і виконувати дію на основі цих
відчуттів”, – сказав Ерік Уїнфрі, співавтор Стояновича, слова
якого наводить прес-служба Каліфорнійського технологічного інституту.
Стоянович попередив, що практична віддача від експериментів може бути
отримана лише через багато років. Але він сподівається, що роботи у
цьому напрямі триватимуть, і підкреслює переваги міждисциплінарних груп
на кшталт його власної.
“Можете уявити собі такого павука, що несе ліки і що прикріплюється,
наприклад, до клітинної мембрани, павук виявляє рецептор на її поверхні і
запускає роботу ліків”, – сказав Хао Ян, співавтор Стояновича.
“Втім, до подібних молекулярних машин нам ще далеко, може знадобитися ще
близько 100 років прогресу, перш ніж вони знайдуть застосування”, –
додав Стоянович.
Сам він працює на факультеті експериментальної терапевтики, а в групу
разом з ним входили комп’ютерник, біохімік – спеціаліст з нанотехнологій
і ще один хімік, який очолює у своєму університеті “центр
одномолекулярного аналізу в реальному часі”. Керівник групи упевнений,
що поодинці ніхто з них успіху не досяг би.
Ще одна група американських науковців створила схожу
машину, яка виконує функції конвеєра
Друга робота, автором якої є колектив учених під керівництвом Неда
Сімана з Нью-Йоркського університету, описує схожу машину на основі
ДНК, яка виконує функції автомобільного конвеєра, передає РИА “Новости”.
Ґрунтуючись на подібних принципах, Сіман і його колеги за допомогою
відрізків розмітили доріжку на поверхні, вздовж якої переміщувалось
схоже на павука Стояновича чотириноге шасі.
Відмінність цього шасі від павука полягає в тому, що переміщується воно
вздовж доріжки не самостійно, а в результаті “ручного” додавання в
систему двох нових типів молекул ДНК ззовні. Ці молекули або з’єднуються
з “ногами” шасі і ДНК на поверхні, фіксуючи машину на місці, або
руйнують ці зв’язки, вивільняючи шасі для переміщення.
Уздовж шляху, яким прямує це шасі, Сіман розмістив три маніпулятори:
конструкції з ДНК-орігамі, які можуть, залежно від зовнішніх умов,
приєднувати до шасі вантаж – наночастинки золота фіксованого розміру. У
результаті, до кінця конвеєра шасі могло приїхати з трьома вантажами на
борту, двома або одним із трьох. Іншими словами, конвеєр Сімана дозволяє
збирати молекулярні машини різної конфігурації.
“Наступним нашим кроком буде створення конвеєра, що випускає молекулярні
машини у зовнішній простір, а також збільшення його довжини, щоб
зробити кінцевий результат збирання ще більш складним”, – сказав Сіман,
слова якого цитує інтернет-видання Chemistry World.
