O echipă de oameni de știință din Germania și China au împărtășit rezultatele unui experiment uimitor. Oamenii de știință au creat un nanobot ADN, format dintr-o singură moleculă și l-au lansat într-un labirint bidimensional, proiectat pe principiul origami. Așa-numitul navigator ADN a reușit să găsească o cale de ieșire.
Reamintim că tehnologia de origami ADN vă permite să creați diverse structuri din catenele ADN. Acest lucru este posibil datorită faptului că moleculele lungi de ADN sunt compuse din nucleotide care formează perechi: adenină cu timină, citozină cu guanină. Precizând secvența de nucleotide din lanț, puteți obține că acesta se va plia și se va fixa în locurile corecte și în unghiul drept. În acest fel, puteți crea un număr infinit de structuri.
În acest caz, o echipă condusă de Friedrich Simmel de la Universitatea Tehnică din Munchen și Chunhai Fan de la Academia Chineză de Științe a folosit tehnologia origami ADN pentru a crea un labirint care seamănă cu un arbore matematic. În acest caz, „pasajele” din labirint au așa-numitele capse ADN, la care se poate atașa o altă moleculă. În același timp, zonele fără astfel de „indicii” servesc drept „ziduri”.
Se specifică faptul că labirintul rezultat este echivalent structural cu un arbore înrădăcinat cu zece vertexuri (diagrama este prezentată mai jos). Conține o intrare și o ieșire.
Un labirint este echivalent structural cu un arbore înrădăcinat cu zece vertexi. Vertex A marchează intrarea. Rutele posibile sunt marcate cu roșu, dar doar una (din dreapta) este corectă. Ilustrație de Nature Materials.
Autorii lucrării explică faptul că dispozitivul minuscul pe care l-au creat se numește ADN walker. Se deplasează prin reacții în lanț de hibridizare ADN (combinația de acizi nucleici cu o singură catenă adecvată într-o moleculă).
Potrivit acestuia, un astfel de mecanism oferă posibilitatea de a transforma pasajele labirintului. Drept urmare, dacă mai multe nanoboturi ADN sunt lansate într-o astfel de structură, fiecare dintre ele va fi capabil să exploreze în mod independent una dintre rutele posibile, ceea ce va oferi o căutare în profunzime paralelă (aceasta este una dintre metodele de parcurgere a graficului).
Video promotional:
Pentru a ajuta nanobotul ADN să aleagă singura cale corectă din mai multe opțiuni, oamenii de știință au modificat chimic partea superioară a graficului arborelui reprezentând ieșirea.
Pentru a ajuta nanobotul ADN să aleagă calea potrivită dintr-o varietate de opțiuni, oamenii de știință au modificat chimic ieșirea din labirint. Ilustrație de Nature Materials.
În timpul experimentelor, specialiștii au observat mișcările navigatorilor ADN folosind un microscop de forță atomică de scanare și un microscop de rezoluție foarte mare. Prima metodă face posibilă urmărirea rutelor și a zonelor pavate pe care ADN-ul nu le-a vizitat încă. A doua metodă asigură vizualizarea fluorescentă a rutei cu rezoluție la nano-scală.
Cercetătorii sunt siguri că acest tip de dezvoltare va ajuta la extinderea oportunităților în domeniul nanotehnologiei, auto-asamblării biomoleculare și inteligenței artificiale. Astfel de navigatori ADN pot fi folosiți pentru stocarea și transmiterea informațiilor, precum și în medicină, pentru diagnosticul și tratarea diferitelor boli, inclusiv oncologie.
Această lucrare este descrisă mai detaliat într-un articol publicat în revista Nature Materials.
Yulia Vorobyova
