Нанороботів з ДНК навчили сортувати молекули

Біоінженери з Каліфорнійського технологічного інституту створили роботів з цільного ланцюжка ДНК, які здатні не тільки переміщатися в заданому напрямку, а й сортувати молекули. Робота опублікована в журналі

Зараз розроблено велике число нанороботів на основі біологічних молекул, проте поки що єдине завдання, яке вони можуть виконувати крім простого переміщення - це вибір шляху або прикріплення до наночастинки. При цьому такі роботи можуть здійснювати лише дуже обмежену кількість кроків. Нова розробка зробила роботів здатними виконувати більш складні дії - сортувати молекули, не обмежуючи при цьому кількість кроків.

Як матеріал для робота розробники вибрали ДНК, оскільки її термодинамічні та кінетичні властивості вчені добре вміють передбачати, а її формою лекго керувати, змінюючи послідовність нуклеотидів. Робот складається з однієї молекули, в якій виділяється кілька функціональних частин - дві ноги, які можуть «ходити» по підкладці з ДНК, і рука, яка може захоплювати молекулу-вантаж.

Впорядкування організоване наступним чином: Молекули двох типів випадковим чином розкидані по підкладці. Коли робот натикається на молекулу, він захоплює її рукою, якщо вона вільна. Далі він продовжує випадковий рух, поки не опиниться в області, відведеній для молекул даного типу. Ця область покрита ДНК, яка так само здатна захоплювати моєкули, тому вантаж залишається тут. Звільнившись, робот продовжує випадкову прогулянку по підкладці.

В експерименті робот успішно сортував молекули двох флуоресцентних барвників - жовтого і зеленого, однак це відбувається досить повільно. На один крок у робота йде близько 5 хвилин. Автори роботи стверджують, що рух можна прискорити, додавши роботу хімічний або білковий мотор.

ДНК вже застосовувалася і в інших роботах зі створення нанороботів. Навесні ми писали про роботу, створену на основі ліпосом і що містить ДНК, рухом якого можна керувати за допомогою випромінювання певної частоти. Рік тому була опублікована робота про ДНК-нанороботи, рух яких може управлятися за допомогою думки.