Science Robotics: С помощью ДНК-оригами можно создавать медицинских роботов

Важное открытие в области молекулярной робототехники сделали ученые из института в Сиднее. Они создали программируемые наноструктуры, используя метод под названием ДНК-оригами.

Это значит, что они научились создавать новые полезные структуры из ДНК — строительного материала жизни. Эти структуры могут быть использованы в разных областях: от доставки лекарств до обработки оптических сигналов.

Для исследования ученые сделали более 50 крошечных объектов. Среди них были «нанодинозавр», „танцующий робот“ и мини-Австралия шириной всего 0,15 микрометра. Человеческий волос в тысячу раз больше этого размера.

Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.

Ученые под руководством доктора Минь Три Лю и доктора Шелли Уикхэм создали модульные детали из ДНК, которые можно соединять друг с другом как конструктор и создавать сложные трехмерные структуры.

Эти детали могут выполнять разные задачи, их можно быстро перестраивать и собирать по-разному. Это очень удобно для создания крошечных роботов, которые смогут работать в синтетической биологии, наномедицине и материаловедении.

Доктор Викхэм, занимающий совместную должность в Химической и Физической школах на факультете естественных наук, сказал:

Результаты исследования похожи на то, как будто мы играем с конструктором «Мекано» или делаем колыбель для кошки из цепочки. Только вместо металла или веревки мы используем очень маленькие части живых организмов, чтобы создавать роботов с большими возможностями.

Доктор Луу говорит:

Мы создали новый вид очень маленьких материалов, которые могут менять свои свойства. Их можно использовать в разных областях: от создания материалов, подстраивающихся под окружающую среду, до роботов, способных находить и уничтожать раковые клетки.

ДНК-липучка

Команда добавила дополнительные «нити» на внешнюю сторону наноструктур. Эти нити работают как места, к которым могут присоединяться другие элементы. С их помощью можно собирать воксели.

Доктор Лю говорит:

Эти участки работают как липучки разных цветов. Они устроены так, что соединяться могут только те «липучки», которые одного цвета, похожие друг на друга кусочки ДНК.

Этот метод позволяет точно контролировать, как крошечные элементы (воксели) соединяются друг с другом. Это дает возможность создавать особые конструкции.

Одно из самых интересных применений этого метода — создание очень маленьких роботов, способных доставлять лекарства прямо к нужным участкам тела.

С помощью ДНК-оригами ученые создают роботов, которые реагируют на определенные сигналы в организме. Они доставляют лекарства только туда, где это нужно. Такой подход может сделать лечение рака более эффективным и снизить побочные эффекты.

Ученые не только занимаются доставкой лекарств, но и исследуют создание новых материалов. Эти материалы могут менять свои свойства в ответ на воздействие окружающей среды. Например, они могут реагировать на большие нагрузки или менять свою структуру при изменении температуры или уровня кислотности. Такие материалы способны повлиять на производство в медицинской, компьютерной и электронной отраслях.

Доктор Викхэм сказал:

Эта работа помогает представить, как в будущем крошечные роботы смогут делать много полезных вещей: лечить людей и создавать новые электронные приборы.

Ученые исследуют способы более эффективной обработки света, который помогает видеть изображения. Используя особенности структуры ДНК, они могут ускорить и улучшить процесс анализа световых сигналов. Это поможет создать новые методы диагностики в медицине или новые технологии для обеспечения безопасности.

Доктор Луу, постдокторский исследователь в Школе химии, сказал:

Мы показали, как с помощью ДНК-оригами можно создавать крошечные структуры. Это открывает новые возможности для развития нанотехнологий.

Доктор Уикхем сказал:

Это исследование показывает, насколько полезны могут быть наноструктуры из ДНК. Кроме того, оно подчеркивает, как важно ученым из разных областей работать вместе. Мы надеемся, что наши результаты помогут в решении реальных проблем в медицине, создании новых материалов и производстве энергии.

Ученые продолжают работать над улучшением этих технологий. И в будущем, возможно, они создадут наномашины, которые смогут работать внутри тела человека.

27.11.2024