Nano origami s molekulama DNA

Novi alati razvijeni su za nanotehniku

Grafika prikazuje primjere nanostrukture za koje su genomske molekule idealni građevni elementi. © TU München
čitati naglas

Međunarodni istraživački tim razvio je nove alate za pretvaranje kratkih molekula DNA u strukture sa složenim zavojima i krivuljama. U trenutnom broju znanstvenog časopisa Science izvijestili su o nizu eksperimenata u kojima su uspjeli presaviti DNA poput origamija u trodimenzionalne objekte, uključujući sfernu konstrukciju skele promjera samo 50 nanometara.

"Cilj nam je bio otkriti možemo li programirati DNK da se samostalno sastavi u oblike s zadanim zakrivljenostima i savijanjem u redoslijedu od nekoliko nanometara", objašnjava biofizičar Hendrik Dietz, profesor na Technische Universität München (TUM). Na tim je eksperimentima radio zajedno s profesorima Williamom Shihom i Shawnom Douglasom sa Sveučilišta Harvard.

"Djelovalo je", dodaje, "i sada možemo napraviti mnogo različitih trodimenzionalnih uređaja nano veličine. Na primjer, zupčanici ili zakrivljene cijevi i kapsule. "Ove se komponente nadaju da se istraživači mogu kombinirati u veće, složenije funkcionalne jedinice.

Programibilna samoorganizacija

Kao medij za gradnju nanoševina, DNA ima dvije prednosti: To je inteligentan materijal, ne samo robustan i fleksibilan, već i programabilan. Uz to, bila je vrlo dobro istražena kroz desetljeće rada. Osnovni alati koje Dietz, Douglas i Shih koriste su programirajuća samoorganizacija koja usmjerava DNK konce u određene dane snopove umreženih dvostrukih spirala - te selektivno umetanje i uklanjanje parova baze. Potonji daju u takvim snopovima željeno navijanje ili zakrivljenost.

Istraživači ne mogu samo utvrditi da li navijanje treba biti lijevo ili desno, već također mogu kontrolirati rezultirajuće oblike precizno i ​​kvantitativno te postići izuzetno uske polumjere zakrivljenosti od šest nanometara. prikaz

Alati koje su razvili uključuju grafički softver koji pomaže prevesti određene dizajnerske koncepte u potrebno DNK programiranje. Trodimenzionalni predmeti stvaraju se preciznim podešavanjem broja, rasporeda i duljine vijaka.

Nano-formacije u obilju

Znanstvenici u svojoj studiji predstavljaju veliki izbor nanoformi i detaljno opisuju kako su planirani, proizvedeni i potvrđeni. "Mnogi napredni, makroskopski strojevi zahtijevaju neobično oblikovane dijelove da bi mogli funkcionirati", kaže Dietz, "a mi imamo alate za njihovo izradu. Ali trenutno ne možemo generirati tako složene oblike kao noge mrava ili mnogo manje deset-nanometrske kemijske tvornice poput enzima ”.

Istraživači očekuju velike koristi ako bi uspjeli izraditi minijaturizirane nanocrvene strojeve napravljene od materijala koji pouzdano djeluju u našim tjelesnim stanicama - od biomolekula poput DNK.

(idw - Tehničko sveučilište München, 10.08.2009 - DLO)