Roboty w fabryce molekuł

Badacze zaprezentowali system maszyn wykorzystujących struktury DNA

Aktualizacja: 13.05.2010 00:45 Publikacja: 13.05.2010 00:44

„Molekularny pająk” – nanorobot (oznaczony kolorem zielonym) wędruje po chodniku z DNA. Cel podróży

„Molekularny pająk” – nanorobot (oznaczony kolorem zielonym) wędruje po chodniku z DNA. Cel podróży jest oznaczony na czerwono

Foto: NATURE

Naukowcy nauczyli się programować „cegiełki życia” w łańcuchach DNA i wykorzystywać je do produkcji nowych materiałów – oczywiście w mikroskopijnej skali. Wyniki eksperymentów przyczynią się do powstania nowej generacji aktywnych leków przeciw wirusom i nowotworom oraz do przetwarzania odpadów.

Grupa chemików z Uniwersytetu Nowojorskiego i chińskiego Uniwersytetu Nankin pod kierunkiem Nadriana Seemana opisuje w dzisiejszym „Nature” eksperymenty z nanorobotami DNA. Badacze zbudowali „linię montażową”, w której zaprogramowane cząsteczki DNA nie tylko wyposażone były w „nogi” pozwalające im kroczyć, ale także w „ręce”, które pozwalały unieść „towar”.

[srodtytul]Linia montażowa[/srodtytul]

Inżynierowie opracowali trzy mechanizmy, każdy z nich przystosowany do przenoszenia zupełnie innego materiału. Wykorzystując te właściwości, naukowcy stworzyli „fabrykę” zdolną do wytwarzania ośmiu nowych „produktów”.

[wyimek]100 nm (miliardowych części metra) przewędrowały roboty z DNA [/wyimek]

„Użycie całych systemów nanomaszyn, nie tylko poszczególnych molekuł, to kamień milowy w rozwoju nanotechnologii DNA” – pisze w komentarzu w „Nature” Lloyd Smith.

– Mamy tu prawdziwą linię montażu przemysłowego z robotnikami i taśmociągami – podkreśla Nadrian Seeman, profesor chemii na Uniwersytecie Nowojorskim. – Połączyliśmy wszystkie te elementy, używając wyłącznie DNA.

[srodtytul]Pająk z łańcuchów [/srodtytul]

Zespół Seemana wykorzystał zdolność łańcuchów DNA do przyjmowania różnych struktur przestrzennych, których szkielet tworzą krótkie nici DNA. Naukowcy potrafią ten proces kontrolować, uzyskując pożądane kształty. Efekt swej pracy nazywają origami DNA. Na potrzeby eksperymentu stworzyli kwadrat o wymiarach 100 na 100 nanometrów (miliardowych części metra) i grubości 2 nanometrów.

Origami służy naukowcom jako szkielet „linii produkcyjnej”. Drugim elementem wykorzystanym są trzy „kasety” w strukturze DNA, które potrafią działać jak urządzenie do załadunku i wyładunku towarów. Jako „towar” w eksperymencie posłużyły naukowcom cząsteczki złota o wielkości od 5 do 10 nanometrów. Trzeci element użyty przez badaczy to „chodzik” wędrujący po linii produkcyjnej. Jego rolę można porównać do roli samochodowego podwozia pozwalającego poruszać się po drodze. Wędrujące DNA – cząsteczki z „nogami” – potrafią przemieszczać się na powierzchni linii produkcyjnej.

– Kluczowym elementem linii produkcyjnej jest programowalność mechanizmu DNA przekazywania ładunku, które pozwala otrzymać różne produkty – powiedział Seeman.

Jak wędruje łańcuch DNA, pokazał zespół Milana Stojanovica z Uniwersytetu Columbii. Badacze opisali eksperyment w osobnym artykule w „Nature”. Wędrujący łańcuch DNA naukowcy nazwali molekularnym pająkiem. Potrafi działać jak niezależny robot postępujący według określonego planu.

Skorzystano ze znanych właściwości kwasu dezoksyrybonukleinowego. Pojedyncze łańcuchy łączą się w pary, ale tylko z takimi ciągami, które zawierają odpowiednią sekwencję zasad.

Specjaliści zbudowali „chodnik”, po którym nanorobot się porusza. Każda noga „pająka” wykonana jest z łańcuchów DNA uformowanych w podwójne spirale. Noga kończy się stopą – pojedynczym ciągiem zasad. To właśnie ten element może przyklejać się do „chodnika”. Ten wykonany jest również z fragmentów DNA, tak, aby nogi robota miały się do czego przyklejać.

Przez manipulację kolejnością zasad naukowcy nakłonili stopy robota do przyklejania się w kolejnych miejscach, wprawiając tym samym całą konstrukcję w ruch. Autorzy eksperymentu obserwowali ruch pająka na dystansie 100 nanometrów.

[i]masz pytanie, wyślij e-mail do autora

[mail=k.urbanski@rp.pl]k.urbanski@rp.pl[/mail][/i]

Naukowcy nauczyli się programować „cegiełki życia” w łańcuchach DNA i wykorzystywać je do produkcji nowych materiałów – oczywiście w mikroskopijnej skali. Wyniki eksperymentów przyczynią się do powstania nowej generacji aktywnych leków przeciw wirusom i nowotworom oraz do przetwarzania odpadów.

Grupa chemików z Uniwersytetu Nowojorskiego i chińskiego Uniwersytetu Nankin pod kierunkiem Nadriana Seemana opisuje w dzisiejszym „Nature” eksperymenty z nanorobotami DNA. Badacze zbudowali „linię montażową”, w której zaprogramowane cząsteczki DNA nie tylko wyposażone były w „nogi” pozwalające im kroczyć, ale także w „ręce”, które pozwalały unieść „towar”.

Pozostało 83% artykułu
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Północny biegun magnetyczny zmierza w kierunku Rosji. Wpływa na nawigację