Нанороботов из ДНК научили сортировать молекулы

ДНК-нанороботы на подложке в представлении художника

Thubagere et al., Science, 2017

Биоинженеры из Калифорнийского технологического института создали роботов из цельной цепочки ДНК, которые способны не только перемещаться в заданом направлении, но и сортировать молекулы. Работа опубликована в журнале Science.

В настоящий момент разработано большое число нанороботов на основе биологических молекул, однако пока что единственная задача, которую они могут выполнять помимо простого перемещения — это выбор пути или прикрепление к наночастице. При этом такие роботы могут совершать лишь очень ограниченное количество шагов. Новая разработка сделала роботов способными выполнять более сложные действия — сортировать молекулы, не ограничивая при этом количество шагов.

В качестве материала для робота разработчики выбрали ДНК, так как ее термодинамические и кинетические свойства ученые хорошо умеют предсказывать, а ее формой лекго управлять, изменяя последовательность нуклеотидов. Робот состоит из одной молекулы, в которой выделяется несколько функциональных частей — две ноги, которые могут «ходить» по подложке из ДНК, и рука, которая может захватывать молекулу-груз.

Сортировка организована следующим образом. Молекулы двух типов случайным образом разбросаны по подложке. Когда робот натыкается на молекулу, он захватывает ее рукой, если она свободна. Далее он продолжает случаное движение, пока не окажется в области, отведенной для молекул данного типа. Эта область покрыта ДНК, которая так же способна захватывать моекулы, поэтому груз остается здесь. Освободившись, робот продолжает случаную прогулку по подложке.

В эксперименте робот успешно сортировал молекулы двух флуоресцентных красителей — желтого и зеленого, однако это происходит достаточно медленно. На один шаг у робота уходит около 5 минут. Авторы работы утверждают, что движение можно ускорить, добавив роботу химический или белковый мотор.

ДНК уже применялась и в других работах по созданию нанороботов. Весной мы писали о роботе, созданном на основе липосом и содержащем ДНК, движением которого можно управлять с помощью излучения определенной частоты. Год назад была опубликована работа о ДНК-нанороботах, движение которых может управляться с помощью мысли.

Анна Образцова


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.