Теперь ученые могут точно контролировать наноробота в 100 тыс. раз быстрее, чем прежде. Новая технология может использоваться для 3D-печати молекул по заказу.
Автономные наномашины способны революционизировать медицину и технику. Роботы на основе ДНК особенно впечатляют, но они находятся лишь на стадии исследований и разработок. Новое исследование, проведенное в Мюнхене (Германия) показывает, что ученые научились гораздо лучше контролировать нанороботов.
Речь идет о роботах наноразмера, т. е. в одну миллиардную метра. Это так мало, что мы говорим о создании автономных машин размером с отдельные молекулы. Первой сферой применения нанороботов станет, вероятно, медицина. Но за последние годы электронные компоненты уменьшились настолько, что размеры вентилей полупроводников измеряются в нанометрах. Открываются захватывающие возможности, но сохраняются большие трудности. Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech), института Wyss Гарвардской медицинской школы и Мюнхенского университета разработали технологию под названием «сборка оригами из ДНК», которая использует самоорганизующиеся ДНК для создания конфигураций по заказу.
Но эти структуры будут полезны только в том случае, если мы придумаем, как заставить их двигаться. В последнем номере журнала Science исследователь Коппергер и его коллеги описывают, как они применяют электрические поля для управления «руками» робота на базе ДНК.
«С помощью этой технологии мы можем достичь скорости переключения, которая более чем в 100 тыс. раз выше, чем достигнутая прежде, — заявил один из авторов нового исследования Фридрих Зиммель. — Соответственно, мы можем гораздо быстрее перемещать молекулы или нанообъекты по платформе».
Конструкция робота довольно проста. Это прямоугольная платформа с выступающей «рукой», изготовленные из двойных спиралей ДНК. Сотрудник шведского Каролинского института Бьорн Хегберг в своей статье сравнивает нового наноробота с коробкой передач автомобиля, в которой «рука» является рычагом переключения передач, а короткие ДНК из одной цепочки служат в качестве «фиксаторов» для захвата и закрепления «руки» в заданных местах. Он предположил, что данный робот и новая технология управления могут привести к новым изобретениям в области цифровой памяти, перевозки грузов и 3D-печати молекул. Хотя касающиеся наноустройств исследования сосредоточены в основном на их применении в медицине, они имеют потенциальное значение также для вычислительной техники и другой электроники.
«Оригами из ДНК фактически уже является 3D-принтером масштаба нано, но с некоторыми из расширений технология может осуществить подлинную 3D-печать молекул», — пишет Хегберг.
В будущем ученые смогут программировать нанороботов на выполнение поразительных операций в человеческом организме, таких как распознавание маркера рака, а затем автономная доставка лекарства к этим клеткам.
Благодаря этим новым возможностям ученые смогут создавать биосенсоры, которые помогут врачам изучать пациентов на молекулярном уровне. Немецкая команда исследователей сообщила, что она планирует также использовать руку робота для сбора молекул, ферментов или наночастиц, чтобы индуцировать или контролировать химические реакции. Зиммель пояснил: «Мы надеемся, что это приведет к появлению настоящих сборочных конвейеров молекул, на которых несколько рук роботов будут совместно (запрограммированным образом) контролировать молекулярные процессы или собирать наноструктуры».
