ДНК – строительный материал будущего
|
Молекула ДНК не только несет генетическую информацию, но и может быть отличным сырьем для создания элементов микроскопического конструктора. Технология, разработанная физиками из Великобритании и Нидерландов, позволяет в огромных количествах производить из молекул ДНК крошечные пирамидки, которые могут служить элементами более сложных конструкций.
В прошлом году уже сообщалось о создания наноконструкций — кубиков и октаэдров — из молекул ДНК. Однако процесс их производства был очень сложным и давал низкий выход нужных конструкций. Новый метод, разработанный физиками из Оксфордского университета и Свободного университета Амстердама, позволяет создавать триллионы нанокирпичиков за считанные минуты, сообщает журнал Science.
Рецепт их приготовления чрезвычайно прост: в соленую воду засыпать в равных пропорциях четыре типа одноцепочечных фрагментов ДНК. Смесь нагреть почти до точки кипения и затем быстро охладить. Секрет заключен, конечно, в правильно подобранных ингридиентах. Как известно, молекула ДНК состоит из двух спиралей, каждая из которых представляет собой цепочку нуклеотидов. Нуклеотиды бывают четырех разных видов и попарно соответствуют друг другу. Такие взаимно дополнительные нуклеотиды на противоположных ветвях ДНК соединяются и удерживают спирали вместе. Ребра пирамидки как раз и представляют собой такие двойные спирали. Подходя к вершине, ветви разделяются и расходятся вдоль двух других ребер, переплетаясь в двойную спираль уже с другими цепочками.
Каждая из цепочек как бы оконтуривает свою грань пирамидки, сплетаясь по дороге с такими же цепочками соседних граней. Теперь понятно, что цепочки ДНК должны содержать в нужных местах взаимно дополнительные последовательности нуклеотидов. Спроектировать такие молекулы — несложная олимпиадная задача по математике. Синтез небольших молекул ДНК по заданной последовательности нуклеотидов — давно освоенная техника. Так что производство нанопирамидок вполне можно поставить на поток.
Пирамидки, вроде той, что изображена на рисунке, имеют размер около 10 нанометров. Будучи составлены из треугольников, они, подобно стальной ферме, обладают высокой жесткостью и идеально подходят для сборки более крупных наноконструкций. Например, они могут служить основой для трехмерных электронных цепей.
Правда, для подобных применений нужно научиться соединять пирамидки между собой. На сегодняшний день уже обнаружено, что еще одна цепочка ДНК может служить своего рода клеем, соединяющим пирамидки в пары. Ученые сейчас работают над методом соединения множества пирамидок в более сложные структуры.
Александр Сергеев
