Ce in comun au drogurile de cancer si arta origami? Acid deoxiribonucleic. Tehnologia de creare a ADN origami a provenit acum 7 ani. Astăzi promite umanității noi modalități de combatere a cancerului și a circuitelor de calculator cu dimensiunea unei molecule. "Teorii și practici" vorbesc despre o nouă metodă.
Un singur fir de ADN este unul dintre cele mai complicate și în același timp cele mai simple lucruri din lume. Se compune dintr-o tijă de zahăr-fosfat, unde fiecărui zahăr îi este atașată una din cele patru baze azotate: adenina, timina, citozina sau guanina. Adenina se poate lega cu timina, guanina - cu citozina. Dar niciodată - dimpotrivă. Dacă secvența de bază este complementară, cele două fire ale ADN-ului "se lipesc împreună" într-o dublă helix. Deci, materialul se naște, capabil să codifice genomul.
Dar ce se întâmplă dacă secvența de baze nu se potrivește și firele nu se pot conecta? Genetica numește ceea ce apare în acest caz, o "ac de păr" sau o "tulpină". O astfel de structură este destul de stabilă, dar se poate deschide și face parte dintr-o dublă helix obișnuită dacă mai este un fragment ADN mai potrivit.
Metoda inventată de un om de știință din California, sa uitat elegant si simplu, așa cum se întâmplă atât de des în genetica: Rotmund sintetizat șiruri incredibil de lungi de ADN-ului si apoi „îndoite“, le cu firele de mai scurte - „clipuri“, care au fost conectate cu baza. Adevărat, omul de știință nu a făcut-o cu ajutorul unui nanopinket. Pentru a asambla origami Rotmund lor angajate annealing: fragmente finite a pus într-o soluție apoasă încălzită la temperatura de topire ADN (circa 94-98 ° C), când se rupe legăturile de hidrogen și dublu helix transformate în filamente individuale, iar apoi, în câteva ore și chiar zilele au răcit "bulionul" rezultat. Drept urmare, aproximativ 70% din moleculele au primit forma dorită, - de fapt, datorită catenei ADN singură regulă de complementaritate în sine este capabil să-și găsească „sora“ printre multitudinea de fragmente mai puțin adecvate.
Descoperirea lui Rothmund a făcut multă zgomot. Cu toate acestea, la numai doi ani de la recoacerea fatală la Institutul de Tehnologie din California, a avut loc un alt eveniment important: echipa de oameni de știință a reușit să se mute. Un "robot" miniatural, asemănător cu un fel de scaun, experții plasați pe un substrat cu un singur fir de ADN - un fel de "baliză". Înainte de fiecare etapă, oamenii de știință au turnat în soluție un fir suplimentar, mai complementar cu "becul" decât "picioarele" robotului. Ca rezultat, "piciorul" a fost stors, iar structura sa mutat înainte.
De atunci, lumea are mai multe opțiuni de ADN origami: „celulă“ tri-dimensională, 3D-blocuri unghi controlat, nanoshesterenki, cristale mici, care pot forma o rețea cristalină, precum și „ADN-robot“ nouă generație, care nu a putut merge pur și simplu pe "balize", dar și pentru a strânge granule de aur, aranjate cu atenție în calea sa. Toate aceste invenții erau foarte frumoase, dar nu erau o pierdere de timp. Dezvoltatorii de origami ADN au avut scopuri practice: de exemplu, pentru a crea un "transport" pentru medicamentele toxice împotriva cancerului. O astfel de invenție ar permite eliberarea substanțelor active în tumoare fără a afecta țesuturile sănătoase, reduce severitatea și frecvența efectelor secundare ale tratamentului și chiar reduce rata mortalității la pacienți.
Pentru răspuns, a fost posibil să se apropie de omul de știință suedez de la universitatea Karolinsky. Ei au facut ADN origami cu o suprafata modificata pentru interactiunea selectiva cu celulele canceroase - si, mai precis, cu proteine care sunt doar in ele. În interiorul capsulei, de data aceasta în formă de stea de mare, experții pun moleculele de doxorubicină - un medicament toxic, care este foarte bun pentru a face față cu cancer, dar poate opri inima. Oamenii de stiinta au folosit ADN dublu helix "subliniat", ceea ce le-a permis sa incetineasca productia de droguri fara nici un fel de "incuietori".
ADN origami are, de asemenea, un potențial diferit. Recent, experții de la Universitatea din Munchen și Universitatea RWTH Aachen au creat nanofire a ADN-ului metalizată. Ei au folosit doua tipuri de filamente cu proprietăți diferite: unele sunt componente care au contribuit agregarea particulelor de argint și de legare moleculară unul cu celălalt, celălalt clic reacția provocată - așa-numitele-azide alchine cicloadiție, în care ADN-ul este lipit la substratul de siliciu. În soluție au fost și particule de aur care au precipitat pe argint în a doua etapă a reacției.
În cursul experimentului, oamenii de știință germani au obținut o sârmă mică, dar stabilă, cu o lungime de numai 1 micrometru (pentru comparație, grosimea unui păr uman este de 80-100 micrometri). Experții speră că în viitor această tehnologie va permite crearea de nanotranzistori și nanoscheme electronice. Aceste obiecte vor fi cele mai mici pe care le putem produce astăzi și ne vor permite să facem o adevărată nano-revoluție.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: