Justin Hill, Philip Rosenberg, Ronit Freeman / ÇİL
Ronit Freeman’ın UNC Freeman Laboratuvarı’nda yarattığı mikroskobik “DNA çiçeklerinin” görselleştirilmesi
Çevrelerindeki değişikliklere göre bükülen ve açılan küçük çiçeklere benziyorlar. Ancak bunlar aslında DNA ve metalden yapılmış, çevrelerine göre hareket eden ve yaşamı taklit eden mikroskobik robotlardır.
Yeni bir çalışmakPazartesi günü yayınlanan bir makalede sunuldu Doğa NanoteknolojisiKuzey Carolina Üniversitesi’nden (UNC) araştırmacılardan oluşan bir ekip oluşturuldu “DNA çiçekleri” — saniyeler içinde şekil değiştirebilen minik hibrit kristaller.
Araştırmacılar DNA ipliklerini iç içe geçirdi kobalt fosfather bir çiçeği inşa etmek, bu onlara yeteneği verir katlayın, küçültün ve açın ortamın asitliği değiştiğinde.
Yaşayan organizmalar kendini sürekli yeniden şekillendiriyor: Moleküllerimiz bir araya gelip dağılıyor değişen koşullara uyum sağlamakaçıklıyor ZME Bilimi.
Bu fikre dayanarak, UNC araştırmacıları şunu yapmayı önerdi: bu yeteneği taklit edebilen malzemeler. Esasen, motorlara veya elektronik kontrollere ihtiyaç duymadan çevrelerine tepki veren yapılar yaratmak için DNA’yı kullanmak istiyorlardı.
adı verilen bir enzimi kullanarak terminal deoksinükleotidil transferazEkip, kobalt iyonlarının varlığında uzun DNA şeritlerini birbirine ekledi.
DNA büyüdükçe kobalt pirofosfat ile birlikte kristalize edilmiştirşekillendirme üç boyutlu çiçek benzeri yapılar. Süreç dikkat çekici bir şekilde tek bir Erlenmeyer şişesinde (bilim adamlarının reaktifleri karıştırmak için kullandığı türden bir şişe) gerçekleşti.
Her çiçeğin içindeki DNA kontrol sistemi olarak çalışır dahil edilmiştir. Normal şartlarda yapraklar açık kalır. Ama ne zaman ortam daha asidik hale gelir, DNA’nın bazı kısımları, adı verilen özel dört iplikçikli şekillere katlanır. i-motiflerbu da yaprakların kapanmasına neden olur.
Ortam normale döndüğünde yapraklar tekrar açılır. Bu açılma ve kapanma yapıya zarar vermeden birçok kez gerçekleşebilir.
“Akıllı kapsüller geliştirebilseydik olağanüstü olurdu” ilacı otomatik olarak etkinleştir hastalığı tespit ettiklerinde ve iyileşince durduklarında” diye açıklıyor Ronit FreemanUNC’deki Freeman Laboratuvarı’nın yöneticisi ve çalışmanın kıdemli yazarı, şu tarihte yayınlanan bir bildiride: EurekAlert. “Prensipte, bu mümkün olabilir şekil değiştiren malzemelerimizle.”
“Gelecek yok, şekil değiştiren çiçeklerSindirilebilir veya implante edilebilir, hedeflenen dozda ilaç vermek, biyopsi yapmak veya bir kan pıhtısını açmak için tasarlanabilir” diye bitiriyor.
Mikroskop altında nanoçiçekler son derece dinamik. Ortamın pH’ı değiştiğinde, yapraklar bir dakikadan kısa sürede boyutlarının neredeyse yarısına kadar küçülür ve koşullar normale döndüğünde tekrar genişler.
Ekip, DNA bloklarının sırasını ve katmanlarını değiştirerek şunları başardı: Farklı hareket türlerini programlayın — büzülme, eğrilik veya her ikisi.
Örneğin katmanlardan yapılmış çiçekler alternatif atıl timin DNA’sı (T blokları) ve reaktif sitozin DNA (C blokları) taç yapraklarını kapatma düğmeleri gibi katladılar. Diğerleri ters sırada yapılır sadece sözleşme yaptılar içeri.
Araştırmacılar ayrıca inşa etti üç bloklu versiyonlar her iki hareketi aynı anda birleştiren.
Freeman, “Açan çiçekler veya büyüyen kumaşlar gibi doğanın tasarımlarından ilham aldık ve bunları bir gün kendi başına düşünebilecek, hareket edebilecek ve uyum sağlayabilecek teknolojiye dönüştürdük” dedi.
Bu hassasiyet şunları sağlar: kristaller makineler gibi çalışır minik, kimyasal değişiklikleri harekete dönüştürebilen. Hesaplamalı modeller bilim adamlarının şunları yapabileceğini ortaya çıkardı: Ayarla ve kontrol et hareketi tıpkı mekanik bir sistem gibi.
Teknoloji henüz emekleme aşamasındaama sonuçları çok büyük.
Araştırmacılar öngörüyor yenilebilir veya dağıtılabilir sürümler hastalık belirteçlerini tespit edebilen ve ilaçları serbest bırakmak tam olarak ihtiyaç duyulan yerde. Örneğin kanserli tümörler asidik bir ortam yaratır, bu da kansere yol açabilir. hedefe yönelik tedaviler.
Diğer bir uygulama ise kirli suyun temizlenmesi. Çiçekler, yalnızca toksinler mevcut olduğunda etkinleşen mikroskobik filtreler olarak işlev görebilir.
DNA çiçekleri canlı değil ama biyoloji ile makineler arasındaki çizginin ortadan kalktığı bir geleceğe işaret ediyorlar giderek zayıflıyor.