• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22 июля
Михаил Орлов
1
2 843

Создан нанодвигатель на основе ДНК-оригами

4.6

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.

Структуры из ДНК-оригами под сканирующим зондовым микроскопом
Структуры из ДНК-оригами под сканирующим зондовым микроскопом / © wikipedia

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.

Принцип устройства наномотора на основе ДНК-оригами и проведенные эксперименты / © doi.org/10.1038/s41586-022-04910-y

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

Позавчера, 14:54
Сергей Васильев

Крошечные маячки помогли ученым следовать за мигрирующими насекомыми в небольшом самолете, показав, что те уверенно ориентируются в пространстве, перелетая на тысячи километров.

Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

12 августа
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

3 недели назад
-
1
+
Сверхтехнология! Если нанодвигатель объединить с недавно созданным наномозгом, снабдить этот интеллект исчерпывающей информацией, то мы получим мыслящее наносущество, которое при подселении в организм в нужном количестве сможет самостоятельно ставить диагнозы и лечить внутренние органы, а попав в мозг человека - подсказывать важные решения, оптимизировать поведение, активировать суперспособности, и таким образом продлевать жизнь до бесконечности. Одна из идей в области живых нанотехнологий (живых наносистем, Living Microenvironmental Systems) описана здесь: panpsy.de
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: