Создан нанодвигатель на основе ДНК-оригами
ДНК — многофункциональная биомолекула, имеющая уникальные свойства и выполняющая целый ряд функций. Человек смог дополнить спектр ее возможностей искусственными — и теперь к ним добавился наноразмерный мотор, основанный на технологии ДНК-оригами и способный к самосборке.
ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — одна из ключевых биомолекул, роль которой заключается в хранении и копировании генетической информации. Однако выполняемые ею функции в действительности довольно разнообразны: ДНК может активно участвовать в регуляции экспрессии генов, изменять свою структуру и взаимодействовать с белками.
Помимо этого, ученые и инженеры смогли придать молекуле ДНК и другие, искусственные возможности. Например, способность катализировать химические реакции (ДНКзимы), хранить цифровую информацию (технология «ДНК-флешки») или служить основой для исключительно разнообразных, динамичных и при этом надежных наноконструкций.
Речь идет о так называемых ДНК-оригами: такая нанотехнология позволяет синтезировать множество специфических молекул, которые связывают друг друга по принципу комплементарности и в итоге самопроизвольно образуют сложные агрегаты. Цепочки ДНК подлиннее в этом случае служат основой, к которой присоединяются короткие молекулы.
Этой технологии более 15 лет, и она уже помогла получить ряд уникальных объектов — от эффектных наносмайликов до эффективных средств для направленной доставки лекарств.
Ранее эволюция создала множество природных нанодвигателей — это белки, выполняющие функции молекулярных машин вроде АТФсинтазы, использующей своеобразную «карусель» для того, чтобы преобразовать разность потенциалов на биомембране в энергию химических связей. Другой пример — «шагающие белки» вроде кинезина, способные целенаправленно перемещаться вдоль микротрубочек, перетаскивая на себе полезные грузы.
Создать подобные искусственные молекулярные двигатели обычными методами довольно трудно, так что авторы новой статьи в Nature прибегли к биоинженерии и ДНК-оригами.
«Мы развивали эту технологию сборки на протяжении многих лет и теперь можем создавать сложные объекты с высокой точностью — скажем, молекулярные переключатели или полые контейнеры, которые захватывают вирусные частицы. И если вы получите цепочки ДНК с нужной последовательностью, эти объекты соберут себя сами», — пояснил Генрих Дитц (Hendrik Dietz), руководитель нового исследования из Университета Мюнхена (Германия).
Приведены следующие технические характеристики нанодвигателя. Он состоит из трех частей: основания, платформы и роторного рычага. Основание имеет в высоту примерно 40 нанометров и химически пришито к стеклянной подложке. Рычаг ротора — около 500 нанометров в длину, подвижно прикреплен к основанию. Между ними расположена платформа, имеющая преграды, ограничивающие движение рычага, — это вынуждает его деформироваться при повороте. По сути, речь идет о молекулярном храповике.
Движение возникает за счет флуктуирующих электрических сил, воздействующих на ДНК-двигатель. Авторы называют возможности этого устройства беспрецедентными: предельный крутильный момент составляет десять пиконьютон на нанометр длины рычага. Наномотор можно включать и выключать, а его скорость и направление вращательного движения — контролировать.
Авторы убеждены, что собранный из ДНК-оригами молекулярный двигатель найдет множество технических приложений, в том числе для проведения управляемых химических реакций.
Telegram 
Дзен 
VK Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии