Ученые разработали наносети, способные собираться и разбираться самостоятельно

Крошечные самособирающиеся транспортные сети, приводимые в действие наноразмерными двигателями, были разработаны учеными из оксфордского университета и университета Уорвика.

Система способна построить собственную сеть путей, в длину достигающих десятки микрометров, перевозить грузы по ней и даже демонтировать пути.

Результаты опубликованы в издании Nature Nanotechnology.

Исследователей вдохновили меланофоры, которые управляют цветом рыбьих клеток. Все пути в сети берут начало в центральной точке, как спицы велосипедного колеса. Моторные белки переносят пигмент по сети, концентрируя его в центре или распространяя по всем путям. Концентрация пигмента в центре делает клетки легче, поскольку окружающее пространство остается пустым и прозрачным.

Система, разработанная учеными из Оксфорда, весьма подобна и состоит из моторного белка под названием кинезин. Активированные с помощью АТФ, кинезины проходят по микропутям, перенося управляющие модули, сделанные из коротких нитей ДНК. Компонующие наноботы состоят из двух кинезинов, которые позволяют им монтировать пути для создания сети, тогда как шаттлам требуется лишь один белок кинезин, чтобы перемещаться по путям.

«ДНК — превосходный строительный материал для создания искусственных молекулярных систем, поскольку можно программировать ее, чтобы она выполняла требуемые функции», заявил Адам Уоллмен. „Мы разрабатываем химические структуры из нитей ДНК для контроля над тем, как они взаимодействуют. Шаттлы могут использоваться или для перевозки грузов, или для отправки сигналов другим шаттлам“.

«Сначала мы используем ассемблеры, чтобы сформировать пути в виде спиц колеса, активированные введением АТФ. Затем посылаем шаттлы с флуоресцентным зеленым грузом, которые распространяются по путям, покрывая его равномерно. Когда мы добавляем еще АТФ, все шаттлы группируются в центре пути, где соединяются спицы. Затем по путям мы отправляем сигнальные шаттлы, чтобы они сообщили грузовым шаттлам, что пора выпустить флуоресцентный груз в среду, где он рассеивается. Также мы можем направить шаттлы в центр с сигналом демонтажа, чтобы разобрать пути».

Эта демонстрация использовала флуоресцентные зеленые краски в качестве груза, однако те же самые методы могут применяться и с другими веществами. Наравне с меняющими цвет системами могут использоваться системы маршрутов для ускорения химических реакций за счет совмещения необходимых компонентов в центральном узле. Если брать более широко, то использование ДНК для управления моторными белками может способствовать развитию более сложных самосборных систем для широкого разнообразия применений.

11.11.2013