ДНК-нанороботы с дистанционным управлением станут «работниками» первой молекулярной нанофабрики

Группа немецких ученых из Каролинского института (Karolinska Institutet), используя методы самосборки молекул ДНК, создала крошечного ДНК-наноробота, дистанционное управление которым осуществляется при помощи прикладываемых извне электрических полей. Это далеко не первый ДНК-наноробот, созданный учеными за последнее время, но его отличительной чертой является крайне высокая точность и скорость движений, которая минимум на пять порядков превышает скорость движения других автоматизированных наносистем на базе ДНК.

Техника ДНК-оригами или самосборки ДНК является достаточно мощным инструментом, позволяющим создавать из ДНК различные структуры с высокой точностью. Используя эту технику, немецкие ученые из длинных цепочек ДНК создали основание, размером 55 на 55 нанометров. В центре этого основания созданы молекулярные связи, выполняющие роль вращающегося подшипника, на котором закреплен манипулятор из ДНК, длина которого равна 25 нанометрам. Под воздействием прикладываемых извне электрических полей, управление которыми осуществляется при помощи компьютера со специализированным программным обеспечением, ДНК-манипулятор может поворачиваться в любую сторону и удлиняться до длины в 400 нанометров.

Электрический принцип управления и высокая подвижность структуры из ДНК позволяют манипулятору совершать наноразмерные перемещения, затрачивая на них миллисекунды времени. При этом, усилие, развиваемое ДНК-манипулятором, достаточно велико и его вполне достаточно для перемещения манипулятором отдельных достаточно крупных молекул.

«Множество таких манипуляторов может быть объединено в единую гибридную систему путем комбинации технологий литографии и методов самосборки ДНК» — рассказывает Бьорн Хегберг (Bjorn Hogberg), ведущий исследователь, — «Такая система будет представлять собой полностью функциональную нанофабрику, работники которой смогут производить синтез сложнейших молекул лекарственных препаратов, к примеру, или выполнять действия по сборке наномеханизмов в соответствии с заложенной в компьютер управляющей программой».

Помимо выполнения работы на нанофабриках, крошечные ДНК-манипуляторы могут выступать в роли наноразмерных транспортных устройств, перемещающих Крошечные грузы. И еще одним интересным видом их применения может стать новый тип цифровой памяти, в которой на длинных нитях ДНК будут установлены короткие отрезки, выполняющие роль ячеек, способных хранить один или большее количество бит информации.