ДНК-роботов научили работать в организме человека: Что это означает

Биоинженеры Калифорнийского технологического института создали уникального ДНК-робота, который способен перемещаться внутри организма, подбирать конкретные молекулы и распознавать заранее определенное место, в котором необходимо сбросить свой "груз", пишет Depo.ua со ссылкой на журнал Science.

Можно говорить о создании наноробота, с помощью которого в будущем можно будет доставлять в организм лекарства - в конкретное, нужное место, для конкретных клеток. Так же, из организма можно будет убирать, например, вредные образования. Так называемые органы ДНК-работа состоят всего из нескольких нуклеотидов, а все вместе они соединены в одну нить ДНК длиной в 53 нуклеотида. Высота конструкции - около 20 нанометров.

История

С 1980-х годов разработка молекулярных машин была важной задачей для молекулярной техники. Работы являются важным типом молекулярной инженерии, которые автоматически выполняют сложные наномеханические задачи. Молекулы ДНК являются отличными материалами для построения молекулярных роботов, поскольку их геометрические, термодинамические и кинетические свойства хорошо понятны и хорошо программируемы. До сих пор развитие ДНК-роботов было ограничено простой функцией. Большинство ДНК-роботов были разработаны для выполнения одной функции: идти в заданном направлении. Несколько демонстраций включали вторую функцию в сочетании с продвижением - например, сбор наночастиц. Однако эти сравнительно сложные функции также было тяжелее контролировать, а сложность задач была ограничена тем, что робот может выполнить 3-12 шагов. Кроме того, каждый дизайн робота был разработан для конкретного задания, усложняя усилия по разработке новых роботов, которые выполняют новые задачи, объединяя функции и механизмы.

Технология

Дизайн и синтез молекулярных роботов являются двумя вызовами, такими, как модульность и простота алгоритмов, которые трансформировались в других областях молекулярной техники. Например, простые и модульные строительные блоки были использованы для увеличения молекулярной обработки информации с помощью схем ДНК.

Как и в схемах ДНК, простые строительные блоки для ДНК-роботов могут включать более сложные наномеханические задачи, тогда как модульность может обеспечить различные новые функции, выполняемые роботами, используя один и тот же набор строительных блоков.

Разработанный ДНК-робот выполняет гораздо более сложную наномеханическую задачу, чем предыдущие. Ученые разработали простой алгоритм и три модульных блока для работы ДНК-робота, который выполняет автономную сортировку грузов". Робот исследует двумерную тестовую площадку на поверхности "ДНК-оригами" (технология направленного проектирования молекул ДНК, способных к самосборке в заранее рассчитаные и модифицированные объекты), собирает несколько грузов двух типов, которые сначала находятся в неупорядоченных местах, и доставляет каждый тип к месту назначения, пока все молекулы груза не будут отсортированы на две разные кучи. Робот предназначен для случайного движения, без всякой энергии. Один робот может многократно сортировать несколько грузов. Локализация на "ДНК-оригами" позволяет выполнять различные задачи по сортировке грузов одновременно в одной пробирке. Так же, одно задание могут выполнять совместно несколько роботов. Новый наноробот выполнял примерно 300 шагов при сортировке грузов - это значительно больше, чем у ранее продемонстрированных роботов.

Почему это важно

Использование аптамероа, антител или прямых коньюгаций, мелких химических веществ, наночастиц металлов и белков, которые можно транспортировать, как молекулы груза... ДНК-роботы могут иметь потенциальное применение при автономном химическом синтезе, в производстве чувствительных молекулярных устройств и программируемых терапевтических средств. Разработаны строительные блоки могут также использоваться для различных функций, кроме сортировки "грузов". Нанороботы могут транспортировать молекулярные грузы и работать в микроскопических средах, внутри нашего организма. Это приведет к прорыву в медицине.