Пары оснований, которые формируют цепочки молекул ДНК, выполняют далеко не только кодирующую функцию для всей генетической информации. Как оказалось, определённая последовательность этих простых пар придает молекуле уникальные физические, а также химические свойства, которые вполне можно использовать в различных областях. Группа исследователей из Пенсильванского университета, основываясь на механических характеристиках молекул ДНК, разработала миниатюрные “мускулы” на наноуровне. Эти структуры способны приводить в действие и перемещать машины и механизмы на молекулярном уровне. В качестве демонстрации возможностей применения ДНК, исследователи интегрировали упорядоченные наноструктуры в тонкую плёнку. Под воздействием определённых внешних факторов эта плёнка приобрела способность к изгибанию, сворачиванию и закручиванию в спираль. Форма и структура используемых молекул ДНК определяли характер движения плёнки.
Наноразмерные “мускулы” состоят из золотых наночастиц, связанных друг с другом одной, двумя или большим количеством коротких цепочек молекул ДНК. Помимо количества цепочек, связывающих наночастицы, ученые использовали цепочки ДНК с различными последовательностями оснований. Под воздействием внешних факторов, кислотности среды, к примеру, определенные цепочки ДНК сокращались, а другие – свивались в тугую спираль, что позволило этим наномускулам развивать достаточное усилие.
Помимо воздействия, которое заставляло сокращаться молекулы ДНК, ученые нашли ряд воздействий на эти молекулы, оказывающих обратное действие. И, как нетяжело догадаться, чередуя различные виды воздействий, можно заставить наноразмерные “мускулы” периодически сокращаться и выполнять какую-то полезную работу.
Созданные учеными пленки с наноразмерными “мускулами” являются лишь доказательством работоспособности новой идеи. Но ничего не мешает тому, чтобы подобные методы могли быть использованы в практических целях уже прямо сейчас.
“В более дальней перспективе мы думаем о возможности создания наномеханизмов, способных работать прямо внутри живых клеток и там, где условия не позволяют использовать традиционные подходы, такие как провода или беспроводное управление” – пишут исследователи, – “Скоро мы сможем сделать устройство с элементами, которые будут чувствительны к свету с определенной длиной волны. И такое устройство станет чем-то вроде химического преобразователя, обеспечивающего управление ДНК-мускулами при помощи лучей света и получение информации о ходе протекающих внутри организма процессов”.
