Zinātnieku komanda no Vācijas un Ķīnas dalījās ar pārsteidzoša eksperimenta rezultātiem. Zinātnieki ir izveidojuši DNS nanobotu, kas sastāv tikai no vienas molekulas, un palaida to divdimensiju labirintā, kas izveidots pēc origami principa. Tā dēvētajam DNS navigatoram izdevās atrast izeju.
Atgādiniet, ka DNS origami tehnoloģija ļauj jums izveidot dažādas struktūras no DNS virzieniem. Tas ir iespējams tāpēc, ka garās DNS molekulas sastāv no nukleotīdiem, kas veido pārus: adenīns ar timīnu, citozīns ar guanīnu. Norādot nukleotīdu secību ķēdē, jūs varat sasniegt, ka tā salocīsies un nostiprināsies pareizajās vietās un pareizajā leņķī. Tādā veidā jūs varat izveidot bezgalīgu skaitu struktūru.
Šajā gadījumā Fridriha Simmela vadīta komanda no Minhenes Tehniskās universitātes un Ķīnas Zinātņu akadēmijas Chunhai Fan izmantoja DNS origami tehnoloģiju, lai izveidotu labirintu, kas atgādina matemātisko koku grafiku. Šajā gadījumā labirinta “ejās” ir tā sauktie DNS skavas, pie kurām var piestiprināties cita molekula. Tajā pašā laikā apgabali bez šādiem “clu” kalpo kā “sienas”.
Tiek norādīts, ka iegūtais labirints ir strukturāli ekvivalents sakņotajam kokam ar desmit virsotnēm (diagramma parādīta zemāk). Tajā ir viena ieeja un viena izeja.
Labirints ir strukturāli ekvivalents desmit sakņu kokam. Vertex A iezīmē ieeju. Iespējamie maršruti ir atzīmēti ar sarkanu krāsu, bet tikai viens (labajā pusē) ir pareizs. Dabas materiālu ilustrācija.
Darba autori skaidro, ka to izveidoto niecīgo ierīci sauc par DNS staigātāju. Tas pārvietojas pa DNS hibridizācijas ķēdes reakcijām (piemērotu vienas virknes nukleīnskābju apvienojums vienā molekulā).
Pēc viņa teiktā, šāds mehānisms nodrošina iespēju pagriezties labirintu ejās. Tā rezultātā, ja šādā struktūrā tiek palaisti vairāki DNS nanoboti, katrs no tiem varēs patstāvīgi izpētīt vienu no iespējamiem maršrutiem, kas nodrošinās paralēlu dziļuma meklēšanu vispirms (šī ir viena no diagrammas šķērsošanas metodēm).
Reklāmas video:
Lai palīdzētu DNS nanobotam izvēlēties vienīgo pareizo ceļu no daudzām iespējām, zinātnieki ķīmiski pārveidoja koka diagrammas augšdaļu, kas attēlo izeju.
Lai palīdzētu DNS nanobotam izvēlēties pareizo ceļu no daudzām iespējām, zinātnieki ir ķīmiski modificējuši izeju no labirinta. Dabas materiālu ilustrācija.
Eksperimentu laikā speciālisti novēroja DNS navigatoru kustības, izmantojot skenējošu atomu spēka mikroskopu un ļoti augstas izšķirtspējas mikroskopu. Pirmā metode ļauj izsekot bruģētus maršrutus un teritorijas, kuras DNS gājējs vēl nav apmeklējis. Otrā metode nodrošina fluorescējošu maršruta vizualizāciju ar nanomēroņa izšķirtspēju.
Pētnieki ir pārliecināti, ka šāda veida attīstība palīdzēs paplašināt iespējas nanotehnoloģiju, biomolekulāro pašapkopošanās un mākslīgā intelekta jomā. Šādus DNS navigatorus var izmantot informācijas glabāšanai un pārsūtīšanai, kā arī medicīnā dažādu slimību, tai skaitā onkoloģijas, diagnosticēšanai un ārstēšanai.
Šis darbs ir sīkāk aprakstīts rakstā, kas publicēts žurnālā Nature Materials.
Jūlija Vorobjova