211service.com
DNS celtniecības bloki
Gadiem ilgi daži pētnieki ir ierosinājuši, ka DNS varētu izmantot, lai izveidotu sarežģītas pašmontējošas struktūras un pat nanomēroga mašīnas. Patiešām, no DNS jau ir izveidotas vienkāršas formas, piemēram, kubi, un vienkāršas ierīces, piemēram, pincetes. Bet skeptiķi ir apšaubījuši, vai DNS ir stabilitāte, kas nepieciešama sarežģītākām ierīcēm.
Tagad pētnieki no Oksfordas Universitātes no DNS ir izstrādājuši stingrus celtniecības blokus, kurus var izveidot tā, lai tie paši saliktos sarežģītākās struktūrās. Pēc pētnieku domām, šie bloki, kas ir veidoti kā piramīdas, jau ir pierādījuši savu lietderību, ļaujot veikt pirmos spēka mērījumus, ko DNS var atbalstīt bez izliekuma.
Endrjū Tērberfīlds, Oksfordas fizikas profesors un darbā iesaistītais pētnieks, saka, ka tas ir viens no retajiem DNS nanostruktūras izmantošanas piemēriem, kas ļauj reāli paveikt kaut ko tādu, ko iepriekš nevarēji izdarīt. Tas ne tikai izskatās skaisti, bet arī ir noderīgi.
Jaunie mērījumi liecina, ka DNS ir salīdzinoši spēcīgs materiāls, saka Kriss Dvaiers, Djūka universitātes elektrotehnikas un datortehnikas profesors, kurš arī strādā pie DNS pašmontāžas. Tas apstiprina argumentu, ka mēs varēsim izmantot DNS pašsavienojumu sarežģītākām struktūrām.
DNS ir pievilcīgs materiāls pašmontētām ierīcēm, jo tās bāzu secību, kas organismā kalpo kā ģenētiskais kods, var ieprogrammēt. Pielāgojot šo kodu, pētnieki var norādīt, kā šķipsnas tiks apvienotas, pievienojot to risinājumam.
Darbā Oksfordā par piramīdu pamatu kalpoja četri DNS pavedieni. Katra šķipsna veido vienu trīsstūrveida seju. Šo trīsstūru malās ir atvērtas puzles gabalu secības, kas saistās ar citu trīsstūra malu. Kad šīs malas saskaras, trīsstūri salocās piramīdas formā. Vienkārši sajaucot pareizo skaitu dažādu šķiedru kopā, pētnieki ir uzbūvējuši triljoniem piramīdu – un tikai dažu sekunžu laikā.
Šīs vienkāršās struktūras var izrādīties noderīgas kā konteineri, iespējams, zāļu ievadīšanai organismā. Taču tās ir arī stingras struktūras, kas varētu būt sākumpunkts daudzām citām, sarežģītākām struktūrām. Lai panāktu, ka šie celtniecības bloki saliktu sarežģītākās struktūrās, Oksfordas pētnieki atkal pievērsās DNS. Viņi konstrukcijās iekļāva vaļīgus pavedienus ar sekvencēm, kas paredzētas, lai savienotos ar brīvajām dzīslām blakus esošajās piramīdās.
Līdz šim viņi ir izmantojuši šo paņēmienu tikai piramīdu pāru veidošanai. Bet viņi saka, ka vajadzētu būt iespējai savienot daudz vairāk. Pētnieki saka, ka, mainot izmantotās secības un vietu, kur tās ir novietotas piramīdās, piemēram, malās vai punktos, viņu piramīdas var patstāvīgi savākties dažādās formās. Viņi cer, ka DNS var viegli kalpot par sastatnēm citu materiālu sakārtošanai.
Tērberfīlds saka, ka tas ir lielisks veids, kā izveidot arhitektūru ar būtībā atomu precizitāti, taču, lai izveidotu kādu noderīgu molekulāru ierīci, jūs gandrīz noteikti vēlēsities saistīt citas lietas, piemēram, molekulāros elektroniskos komponentus, ar sastatnēm, piemēram, lai izveidotu pilnīgu ierīci. Šādi komponenti varētu ietvert nanovadus, kas varētu radīt trīsdimensiju shēmas, iespējams, blīviem un jaudīgiem datoriem. Tie var ietvert arī bioloģiskas molekulas ķīmisko vielu uztveršanai vai fluorescēšanai attēlveidošanas lietojumos.
Šo piramīdu lielākā priekšrocība patiesībā var būt to sākotnējais sarežģītības trūkums. Patriks Doils, MIT ķīmijas inženierijas profesors, kurš pēta DNS dinamiku, saka, ka dizains ir diezgan elegants.
Agrāk trīsdimensiju DNS struktūras tika veidotas, veicot rūpīgu darbību virkni, un galu galā tika izgatavotas dažas kopijas. Tomēr šīs piramīdas, kas tiek veidotas, karsējot un pēc tam atdzesējot DNS pavedienus, veic tikai vienu soli, lai tās saliktu un iegūtu daudz lielāku ražu.
Viena no šīs struktūras priekšrocībām ir ārkārtēja vienkāršība un ļoti augsta sintēzes ražība un ātrums, saka Turberfīlds. Ja vēlaties, lai no celtniecības bloka izgatavotu daudzas citas lietas, jūs nevēlaties strādāt pie bloka konstrukcijas — jūs vēlaties, lai tas būtu viegli. Pēc tam varat turpināt veikt grūtākos darbus, vēlāk to saistot.