Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, кажется, уже давно. Новое исследование свидетельствует о важном открытии в области наномашин в живых системах.

Профессор Сасон Шайк из Еврейского университета Иерусалима и доктор Кшатреш Дутта Дубей из университета Шив Надар провели молекулярно-динамическое моделирование ферментов цитохромов Р450 или CYP450s и обнаружили, что эти ферменты проявляют уникальные свойства мягкой робототехники.

Цитохромы Р450 (CYP450s) — ферменты, встречающиеся в живых организмах и играющие важнейшую роль в различных биологических процессах, в частности, в метаболизме лекарств и ксенобиотиков. Проведенное моделирование показало, что CYP450 обладают четвертым измерением — способностью чувствовать и реагировать на раздражители, что делает их мягкими роботами-наномашинами в живой материи.

В каталитическом цикле этих ферментов молекула, называемая субстратом, связывается с ферментом. В результате происходит процесс, называемый окислением. Структура фермента имеет замкнутое пространство, что позволяет ему выступать в роли сенсора и мягкого робота. Он взаимодействует с субстратом с помощью слабых взаимодействий, таких как мягкие удары. Эти взаимодействия передают энергию, заставляя двигаться части фермента и молекулы внутри него. В результате этого движения образуется особое вещество — оксожелезо, которое служит ферменту для окисления различных веществ.

Основной вывод, который можно сделать на основе молекулярно-динамического моделирования, заключается в том, что каталитический цикл CYP450s сложен, но следует логической последовательности. Ограниченное пространство фермента, стратегическое расположение остатков и каналы позволяют ему быть чувствительным сенсором субстрата, собственных изменений гема и конформационных сдвигов в активном сайте. Такая способность к восприятию и реагированию позволяет создать мягкого робота с четвертым измерением чувствительности, что ранее не наблюдалось в обычной трехмерной материи.

Мы обнаружили, что CYP450 действуют как мягкие роботы в живой материи, демонстрируя удивительную способность к восприятию и реагированию. Это захватывающее открытие, и мы полагаем, что аналогичные механизмы механотрансдукции сигналов мягкого воздействия могут действовать и в других мягких роботах в природе, — заявил профессор Сасон Шайк, один из ведущих исследователей.

Полученные результаты открывают новые возможности для исследований в области мягкой робототехники, поскольку все большее значение приобретают четырехмерные материалы, приводимые в движение внешними триггерами. Такие материалы, например, гидрогели, созданные с помощью 3D-печати, напоминают ферменты по своей способности чувствовать и вызывать изменения. Последствия этого открытия выходят за рамки биологии и химии, потенциально революционизируя такие области, как разработка искусственного интеллекта и синтез саморазвивающихся полимеров/гелей.

Доктор Кшатреш Дутта Дубей, соавтор исследования, добавил:

Мы вступаем в захватывающую эру химии, когда мягкая робототехника и интеллектуальный дизайн наномашин могут привести к беспрецедентным достижениям. В будущем возможно создание саморазвивающихся полимеров и вечных наномашин, способных синтезировать новые молекулы по своему желанию.

По мнению ученых, интеграция языка мягкой робототехники и машинного программирования может ускорить прогресс в разработке четырехмерных материалов и раскрыть весь потенциал мягкой робототехники.

07.08.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса