Наноразмерный манипулятор может захватывать и удерживать отдельные наночастицы или вирусы. В будущем такие конструкции можно будет вводить в кровь для работы внутри организма: доставки лекарств и борьбы с вирусами.
Молекулы ДНК состоят из четырех видов азотистых оснований, которые взаимодействуют попарно, подобно миниатюрным магнитам. Такая особенность позволяет клеткам копировать нить ДНК, подбирая комплементарные основания. Ученые научились применять этот принцип и для сборки сложных молекулярных структур, где отдельные детали удерживаются за счет комплементарных связей между основаниями ДНК.
С помощью метода «ДНК-оригами» удалось создать объекты наноразмера. двигатель и воспроизвели репродукциюКартины Ван Гога. А недавно Син Ван и его коллеги из Иллинойсского университета продемонстрировали микроскопический манипулятор NanoGripper, напоминающий кисть человеческой руки, но собранный из молекул ДНК. Об этом рассказывается в статье. выложенной в онлайн-библиотеке препринтов bioRxiv.
Конструкция «роборуки» напоминает кисть человека, но имеет четыре пальца, расположенные по кресту. Каждый палец состоит из трех суставов, как у людей, при этом его длина равна 71 нанометру (миллиардной доле метра), а толщина — восемь нанометрам. На «подушечках» могут размещаться участки ДНК с заданной последовательностью или другие чувствительные молекулы, что позволяет аккуратно взаимодействовать с объектами, захватиь и удерживать их.
Ученые показали это, используя золотые наночастицы диаметром от 50 до 100 нанометров, на поверхности которых разместили фрагменты ДНК. NanoGripper успешно захватил и удерживал их при взаимодействии с ними. Аналогичные эксперименты провели с образцами коронавируса SARS-CoV-2, имеющими дополнительные участки ДНК. Пока манипулятор сохранял захват, они оставались на месте и не могли заражать клетки.
Разработана модификация манипулятора с флуоресцентным белком, позволяющая ему светиться при захвате груза. Такая конструкция подходит для точной идентификации вирусов. Ученые полагают, что NanoGripper может применяться для доставки лекарств внутрь клеток.
Такие конструкции теоретически можно вводить непосредственно в организм человека. В отличие от свободной ДНК, быстро разрушаемой ферментами крови, конструкции, полученные с помощью ДНК-оригами, достаточно стабильны. Дополнительная устойчивость достигается креплением химическими связями или покрытием тончайшей полимерной оболочкой. Химики уже проводят подобные испытания, пока на животных, — рассказывает Син Ван.