fbpx

Каталог статей

Каталог статей для размещения статей информационного характера

Технології

Перший робот ДНК в історії

Невеликий крок першого робота ДНК — великий стрибок для людства. Так експерти описують досягнення вчених з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech) які створили наноробота, який оперує в масштабі молекули ДНК, пише Войцех МоскальWyborcza.
Наноробот здатний переміщатися і переносити навантаження (наприклад, наночастки або речовини, які можуть лікувати ракові пухлини) з одного місця в інше. Про своє досягнення вчені повідомили у статті в журналі Science.
Уявіть собі ідеального робота, який допомагає вам у щоденних, особливо неприємних, обов’язки, наприклад сортує шкарпетки після прання або розкладає тарілки і столові прилади після миття посуду. Хоча зараз це перспектива science fiction, вчені з Caltech створили автономну молекулярну машину, яка здатна виконувати саме такі завдання. Наноробот, створений лише з однієї нитки ДНК, може пересуватися поверхнею, підносити вантажі (частинки) і транспортувати їх в заплановане місце, – стверджують біоінженери під керівництвом професора Лулу Цянь.
“Сьогодні люди відправляють складних механічних роботів у віддалені і недоступні місця, наприклад на Марс. Ми хотіли б робити так само — відправляти молекулярних роботів у важкодоступні мікроскопічні місця, до яких поки що неможливо дістатися, наприклад у віддалені капіляри кровоносних судин”, — каже Лулу Цянь.
Головним конструктором робота ДНК стала докторантка з лабораторії проф. Цянь Анупама Тубагере. Разом з колегами вона створила три головних елементи наноробота — ногу з двома стопами, яка ходить по поверхні, плече з рукою, яка піднімає вантажі, та специфічний елемент, який розпізнає локацію, до якої повинен бути представлений вантаж. Кожен з цих елементів складається всього з декількох нуклеотидів (молекулярних цеглинок, з яких утворена молекула ДНК).
Робот Тубагере успішно транспортував два типи частинок, позначених жовтим і рожевим барвниками. Барвники були потрібні, щоб вчені могли переконатися, що частинки потрапили до місця призначення. Робот відсортував шість частинок — три рожеві, три жовті — за різними пунктам. Для цього йому знадобилося близько двадцяти чотирьох годин. Використання додаткових “кінцівок“, однак, дозволяє істотно зменшити цей час. “У перспективі можна буде створити десятки таких роботів, які будуть переносити корисні вантажі в різні, довільно вибрані нами місця”, — стверджує Анупама Тубагере.
Принцип функціонування нанороботів ґрунтується на унікальних хімічних і фізичних властивостях молекули ДНК, які можна запрограмувати. Ланцюжок ДНК складається з чотирьох елементів з азотними підставами, з яких дві пуринові (аденін і гуанін — Р) і дві пирамидиновые (цитозин — Ц і тимін — Т). Ці основи утворюють комплементарні пари за схемою А-Т і Г-Ц. Якщо одна нитка містить нуклеотидну послідовність ЦГАТТ, то інша буде її дзеркальне відображення ГЦТАА. Дві частково, які поєднані між собою нитки можна розірвати третьої, нагадує розстібання блискавки. “Швидкість такого з’єднання і розриву можна оцінити для кожної послідовності ДНК, і це, власне, дозволяє контролювати швидкість, з якою ДНК-робот рухається і виконує свої завдання”, — розповідають дослідники.
Щоб протестувати робота, вчені створили поле гри, яке в певному сенсі нагадує культову гру Mastermind. Це була поверхню розміром 56 на 56 нм з отворами, в яких розташували окремі нитки з кількох нуклеотидів. “Коли наш робот, який транспортує вага-частинку, опинявся біля відповідного отвори, його аналізатор розпізнавав, що це саме та послідовність, яка визначає місце, в яке потрібно доставити частинку. Після цього робот переміщався далі в запрограмованому напрямку”, — пишуть автори дослідження. З одного боку, все це відбувалося досить повільно, але, з іншого, вчені змогли точно розподілити невеликий запас хімічної енергії, яким володів робот.
“Цей робот поки що не призначений для конкретних завдань. Нашою метою було опрацювання основних принципів його роботи. Сподіваємося, що в майбутньому такі роботи будуть транспортувати ліки до важкодоступних місць, у тому числі дрібних кровоносних судин або навіть до конкретних клітин”, — каже проф. Цянь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *