ДНК — многофункциональная биомолекула с уникальными свойствами и широким спектром функций. Человек расширил возможности ДНК искусственными методами, добавив к ним наноразмерный мотор, основанный на технологии ДНК-оригами и способный к самосборке.
ДНК, или дезоксирибонуклеиноваяКислота — важная биомолекула, хранящая и копирующая генетическую информацию. Но её задачи на самом деле многообразны. разнообразныДНК может регулировать работу генов, менять собственную форму и соединяться с белками.
Кроме того, учёные и инженеры научились давать молекуле ДНК дополнительные, искусственные свойства. К примеру, способность катализировать химические реакции (ДНКзимы) или хранить цифровую информацию (технология «ДНК-». флешкиМожет быть использована как самостоятельная составляющая или служить основой для создания разнообразных, динамичных и надёжных наноконструкций.
Речь идет о так называемых ДНК-оригамиЭта нанотехнология дает возможность синтезировать большое количество особых молекул, сцепляющихся друг с другом по определенному образцу. комплементарностиВ результате стихийно формируются сложные комплексы. Длинные цепи ДНК выступают основой, к которой прикрепляются короткие молекулы.
Более пятнадцати лет эта технология используется успешно, позволив создать ряд уникальных объектов — от декоративных наносмайликов до действенных средств для направленного действия лекарств.
Ранее эволюция породила множество природных нанодвигателей: белки, обладающие функциями молекулярных. машин вроде АТФсинтазы, использующей своеобразную «карусельЧтобы преобразовать разность потенциалов на биомембране в энергию химических связей. Другой пример — «шагающие белки» вроде кинезина, которые способны целенаправленно перемещаться вдоль микротрубочек, перетаскивая грузы.
Сконструировать такие же синтетические молекулярные двигатели обычным способом затруднительно. новой статьи в Nature прибегли к биоинженерии и ДНК-оригами.
Развивая эту технологию сборки на протяжении многих лет, теперь можем создавать сложные объекты с высокой точностью: молекулярные переключатели или полые контейнеры для захвата вирусных частиц. Если предоставит цепочки ДНК с нужной последовательностью, эти объекты собьются сами. пояснилРуководителем нового исследования из Университета Мюнхена, Германию, является Генрих Дитц.
Нанодвигатель состоит из трех частей: основания, платформы и роторного рычага. Основание высотой около 40 нанометров химически закреплено на стеклянной подложке. Рычаг ротора длиной приблизительно 500 нанометров подвижно прикреплен к основанию. Между ними расположена платформа с преградами, ограничивающими движение рычага, что приводит к его деформации при повороте. Это своего рода молекулярный храповик.
Движение обеспечивается колебаниями электрических сил, действующих на ДНК-двигатель. Авторы считают возможности этого прибора без прецедента: максимальный крутящий момент равен десяти пиконьютонам на нанометр длины рычага. Наномотор можно задействовать и отключить, а его скорость и направление вращения поддаются управлению.
Авторы уверены, что молекулярный двигатель из ДНК-оригами найдёт широкое применение в технике, например, в проведении контролируемых химических реакций.