Созданный учеными ДНК-двигатель может перемещать грузы по рельсам из углеродных нанотрубок
К сожалению, использовать подобные биодвигатели в своих целях в полной мере у ученых получается не очень, их работой крайне сложно управлять, а работают они должным образом только при определенном наборе условий окружающей среды. В этой связи многие группы ученых разрабатывают синтетические биодвигатели, большая часть которых основана на использовании цепочек молекул ДНК. Они менее подвижны, нежели естественные двигатели, но работа ДНК-двигателей всегда стабильна и без особых затруднений поддается регулированию.
Группа исследователей из университета Пурду, возглавляемая профессором Джонг Хюн Чоем (Jong Hyun Choi), разработала собственный вариант ДНК-двигателя, способного транспортировать полезный груз, состоящий из наночастиц, по путям, изготовленным из углеродных нанотрубок. Эти новые двигатели состоят из ядра, состоящего из белка, расщепляющего молекулы РНК, и нескольких "рук", в роли которых выступают молекулы ДНК. Передвигаясь по углеродной нанотрубке, такой двигатель постоянно получает энергию, расщепляя цепочки молекул РНК, молекул, которые являются основным источником энергии для всех процессов, происходящих внутри живых клеток и вирусов. После расщепления участка молекулы РНК, "рука" из молекулы ДНК продвигается вперед, связываясь со следующим участком молекулы РНК, подтягивая вперед по мере перемещения всю оставшуюся часть этого двигателя.
Принцип работы биодвигателя
"Наши двигателя используют химическую энергию, заключенную в молекулах РНК, которые опутывают углеродные нанотрубки, оседая на них из специального раствора. Эта энергия используется для перемещения самого ДНК-двигателя и для перемещения переносимого груза" - рассказывает профессор Чой, - "Непрерывное повторение этого процесса прерывается лишь по достижению двигателем конца нанотрубки, которая может быть очень и очень длинной".
Проводя свои эксперименты, ученые использовали ДНК-двигатель для перемещения наночастицы из дисульфида кадмия, диаметром 4 нанометра, вдоль углеродной нанотрубки, длиной в несколько микрон. На весь процесс перемещения ушло около 20 часов времени, но процесс может быть значительно ускорен, путем изменения температуры, pH-фактора окружающей среды и других ее параметров.
Пока такие ДНК-двигатели являются лишь предметом лабораторных исследований. Но, в недалеком будущем с их помощью можно будет доставлять лекарственные препараты к месту назначения, производить химическую обработку и собирать атом за атомом, молекула за молекулой большие и сложные объекты.
