Et team av forskere fra Tyskland og Kina delte resultatene av et fantastisk eksperiment. Forskere har laget en DNA-nanobot, bestående av bare ett molekyl, og lansert den til en todimensjonal labyrint, designet etter prinsippet om origami. Den såkalte DNA-navigatøren klarte å finne en vei ut.
Husk at DNA origami-teknologi lar deg lage forskjellige strukturer fra DNA-tråder. Dette er mulig på grunn av at lange DNA-molekyler er sammensatt av nukleotider som danner par: adenin med timin, cytosin med guanin. Ved å spesifisere sekvensen av nukleotider i kjeden, kan du oppnå at den vil brettes og festes på de rette stedene og i riktig vinkel. På denne måten kan du lage et uendelig antall strukturer.
I dette tilfellet brukte et team ledet av Friedrich Simmel fra det tekniske universitetet i München og Chunhai Fan fra det kinesiske vitenskapsakademiet DNA-origamiteknologi for å lage en labyrint som ligner en matematisk tregrafikk. I dette tilfellet har "passasjene" i labyrinten såkalte DNA-stifter, som et annet molekyl kan feste seg til. Samtidig fungerer områder uten slike "ledetråder" som "vegger".
Det er spesifisert at den resulterende labyrinten er strukturelt ekvivalent med et ti-toppunkt forankret tre (diagrammet er vist nedenfor). Den inneholder en inngang og en utgang.
En labyrint er strukturelt ekvivalent med et ti-toppunkt forankret tre. Hodehode A markerer inngangen. Mulige ruter er merket med rødt, men bare en (til høyre) er riktig. Illustrasjon av Nature Materials.
Forfatterne av verket forklarer at den lille enheten de opprettet kalles en DNA-vandrer. Det beveger seg gjennom kjedereaksjoner av DNA-hybridisering (kombinasjonen av egnede enstrengede nukleinsyrer til ett molekyl).
Ifølge ham gir en slik mekanisme muligheten til å snu inn labyrintgangene. Som et resultat, hvis flere DNA-nanoboter lanseres i en slik struktur, vil hver av dem selv kunne utforske en av de mulige rutene, som vil gi et parallelt første dybdesøk (dette er en av metodene for å krysse grafen).
Salgsfremmende video:
For å hjelpe DNA-nanoboten med å velge den eneste riktige banen fra mange alternativer, modifiserte forskerne kjemisk toppen av tregrafen som representerer avkjørselen.
For å hjelpe DNA-nanoboten med å velge riktig vei fra en rekke alternativer, har forskere kjemisk modifisert avkjørselen fra labyrinten. Illustrasjon av Nature Materials.
Under eksperimentene observerte spesialistene bevegelsene til DNA-navigatørene ved hjelp av et skannende atomkraftmikroskop og et meget høyt oppløsningsmikroskop. Den første metoden gjør det mulig å spore asfalterte ruter og områder som DNA-vandreren ennå ikke har besøkt. Den andre metoden gir fluorescerende visualisering av ruten med nanoskalaoppløsning.
Forskerne er sikre på at denne typen utvikling vil bidra til å utvide mulighetene innen nanoteknologi, biomolekylær selvsamling og kunstig intelligens. Slike DNA-navigatører kan brukes til å lagre og overføre informasjon, så vel som innen medisin, for diagnostisering og behandling av forskjellige sykdommer, inkludert onkologi.
Dette arbeidet er nærmere beskrevet i en artikkel publisert i tidsskriftet Nature Materials.
Yulia Vorobyova
