Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ПЕРВЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОТОРЫ НА ОСНОВЕ ДНК



 

Ученые из Bell Labs и Оксфордского университета создали первые молекулярные моторы на основе ДНК. Устройства, напоминающие моторизованные щипчики в 100000 раз меньше булавочной головки.

Разработка двигателя на базе ДНК — это часть активно развивающегося направления. Ученые верят, что нанотехнологии позволят создать процессоры с миллиардами транзисторов (чем больше транзисторов в процессоре, тем он мощнее), вместо миллионов, что является сегодняшним порядком сложности в полупроводниковых технологиях. «Эта технология в потенциале может заменить сегодняшние методы производства интегральных схем, которые могут достичь своего действительного предела в течение ближайших десяти дет, когда закон Мура упрется в тупик» — говорит физик Бернард Юрке из Bell Labs. ДНК, обеспечивающая молекулярные чертежи для всех живых клеток, является идеальным инструментом для создания наноустройств. «Мы пользуемся тем свойством ДНК, что ее части — с миллиардами возможных комбинаций — соединяются только одним-единственным способом, как части головоломки», — говорит Юрке. Разработчики спроектировали части синтетической ДНК так, чтобы они опознавали друг друга на каждом шаге изготовления моторов. В результате, единственным необходимым ингредиентом в тестовой пробирке были сами ДНК.

«Поскольку ДНК являются и «топливом» для этих моторов, они полностью самодостаточны и не нуждаются в других химикатах», — говорит Юрке. Самосборка моторов на основе ДНК, также критически важна для производства наноустройств. «При данных масштабах никакой другой подход не представляется практически применимым», — говорит Юрке — «Это может привести к созданию пробирочных нанопроизводств, которые собирают сложные структуры, такие как электронные схемы, путем соответствующей подачи молекул».

 

Поскольку обычно ДНК имеет вид двойной юпирали — этакой перекрученной лесенки — исследователи начали с трех одиночных спиралей, каждая из которых напоминала половинку лестницы, разрезанную вдоль.

Спираль А имеет правильную структуру, совпадающую с половинами спиралей В и С и соответственно соединяется с ними. Спираль А имеет также свободную секцию между частями, соединяющимися со спиралями В и С, так, что обе «руки» — АВ и АС — могут двигаться свободно.

В свободном состоянии структура ДНК плавает с расставленными руками. Руки сцепляются при добавлении «топливной» спирали, которая спроектирована так, чтобы совпадать со свободными секциями спиралей В и С. Снова открыть щипчики можно, добавив другую спираль, совпадающую с «топливной» и удаляющую ее.

«Вся находящаяся в нескольких каплях раствора популяция из 30 триллионов щипчиков ДНК может быть последовательно открыта и закрыта, путем добавления соответствующих спиралей», — говорит Эндрю Терблфилж, физик Оксфордского университета, проведший последний календарный год в Bell Labs. Поскольку ДНК-моторы слишком малы, чтобы наблюдать за ними доступными микроскопическими средствами, исследователи воспользовались эффектом флюоресценции для фиксирования фактов открытия и закрытия щипчиков.

Пара молекул красителя была прикреплена к кончикам ДНК-моторов, и когда лазерный свет возбуждал краситель, количество флуоресцентного излучения определяло расстояние между двумя краями.

Юрке сказал, что на создание ДНК-моторов его вдохновило осознание того, что молекулярные белковые моторы в живых организмах отвечают за сокращение мышц и перемещение веществ в клетках.

В настоящее время ученые Bell Labs уже работают над тем, чтобы присоединить к ДНК электропроводящие молекулы, чтобы собрать элементарные молекулярные электрические контуры.

 

 

НОВЫЙ МЕТОД ХРАНЕНИЯ ДНК

 

Ученые Института физико-химических исследований " Рикэн", расположенного в Иокогаме, изобрели новый метод хранения информации ДНК при помощи ее оттиска на листе бумаги. Исследователи назвали новый метод " Книгой ДНК". Теперь вся важная информация, которую содержат гены, может сохраняться в виде книжных страниц в течение нескольких лет.

" До настоящего времени ДНК можно было сохранить только методом замораживая, и ее транспортировку невозможно было производить без сухого льда. Новый метод хранения генетического материала позволяет доставить его в любое место даже при помощи обычной почтовой связи. Он поможет ускорить и усовершенствовать исследования ДНК” - сообщили ученые.

Как рассказывает руководитель проекта Йосихидэ Хаясидзаки, технология нового метода заключается в том, что образец ДНК при помощи игл наносится на лист бумаги, который предварительно опускается в особый водный раствор.

ДНК оставляет на бумаге " оттиск", который затем консервируется. Когда исследователь приступает к работе с данным образцом ДНК, он помещает лист бумаги с хранящейся информацией в аппарат, который размножает весь необходимый генетический материал. После этого в течение двух часов гены доступны для исследования.

Ученые также обнаружили, что ДНК можно хранить при обычной температуре в течение длительного периода времени, если она впитывается в волокна бумаги. Сейчас ученые выясняют, какой тип бумаги является наиболее подходящим для хранения образцов ДНК. Информация ДНК сохраняется на бумаге в течение нескольких лет, если на образцы не попадает прямой солнечный свет.

Если для хранения ДНК можно будет использовать бумагу, на которой обычно печатаются научные журналы, ученые смогут быстро консервировать информацию ДНК в зависимости от потребностей их исследования, сокращая при этом и время, и стоимость работ. Ученые уже создали опытный экземпляр " Книги ДНК", в котором представлены образцы около 60 тысяч генов, извлеченных из ДНК мышей.

 

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-03-17; Просмотров: 439; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.012 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь