Atrastas būdas, leidžiantis konstruoti trimates nanostruktūras iš DNR molekulių

DNR molekulė - informacijos apie gyvybę saugykla - taip pat gali būti savotiškas architektūros stebuklas. Iš šių molekulių, tarsi konstruktoriaus kaladėlių, galima sudėlioti nanometrų matmenų trimates struktūras. JAV mokslininkų komanda eksperimentais pademonstravo, kaip konstruoti sudėtingus erdvinius objektus naudojant mažytes savaime susijungiančias DNR atkarpas.

DNR nanotechnologijose gyvųjų organizmų molekulė naudojama ne kaip biologinės informacijos saugykla, o kaip struktūrinė medžiaga. Šios molekulinių matmenų biomedžiagos turi didžiulį potencialą tokiose srityse kaip robotika, elektronika ir skaičiavimų technika.

Niujorko Universiteto chemikas, vienas geriausių DNR nanotechnologijos ekspertų, Nadrian'as Seeman'as teigia, jog vienas pagrindinių tokių tyrimų tikslų yra sukurti savaime susirenkančias biomikroschemas, kurios būtų pagrindas ateities nanokompiuteriams.

Nepriklausomai nuo to, ar DNR yra sintetinė ar natūrali, jos grandys dažnai pasižymi savybėmis, kurių negali atkartoti įprastinė organinė arba neorganinė chemija. Tokios biomedžiagos turi papildomų pranašumų - jos yra atsinaujinantis medžiagos šaltinis, be to, jas galima skaidyti biologiškai į sudėtines medžiagas, taip užtikrinant procesų ekologiškumą.

Spiralinė DNR struktūra sudaryta iš dviejų viena su kita susivijusių grandžių, kurios savo ruožtu sudarytos iš nukleotidų - bazinių visos gyvybės "statybinių" blokų. Gamtoje dviguba spiralė yra maždaug dviejų nanometrų pločio, o jos ilgis kinta priklausomai nuo organizmo, kurio kodą ji saugo. Žmonių DNR susideda iš maždaug trijų milijardų bazinių porų, ir jos ištemptos ilgis būtų metro eilės.

Mokslininkams jau ir anksčiau yra pavykę iš DNR sukonstruoti kai kurias dvimates nanostruktūras, kurios būdavo pagaminamos priverčiant molekules sąveikauti ir sudaryti tvirtus ryšius viena su kita. Taip būdavo suformuojama pageidaujama forma. Tačiau egzistuojantys metodai netiko norint sudaryti didesnes trimates formas, nes tam reikia manipuliuoti šimtais unikalių DNR gijų.

Perdue Universiteto (Ilinojus, JAV) mokslininko Chengde Mao vadovaujama komanda šią problemą įveikė suprogramuodami DNR taip, kad ji "susilankstytų" į bazinį struktūrinį bloką (tarsi LEGO kaladėlę), kurio forma primena trikampę žvaigždę. Tokie blokai daug lengviau jungiasi į 5-12 plokštumų geometrines struktūras, ar netgi didžiules 32 plokštumų struktūros molekules, sudarytas iš 20 šešiakampių ir 12 penkiakampių.

"Mes tikimės, jog mūsų surinkimo iš bazinių blokų strategija galės būti pritaikyta įvairioms palyginti sudėtingoms trimatėms struktūroms gaminti", teigia mokslininkai.

 

   

Facebook komentarai