Sa structure précise et capacité à se lier avec d'autres molécules d'ADN fait une belle échafaudages matériel pour les chercheurs en nanotechnologie. Les scientifiques ont déjà utilisé l'ADN pour construire des modèles de deux dimensions, des objets en trois dimensions. Maintenant, deux équipes de chercheurs ont fait séparément des machines programmables complexes à l'aide de molécules d'ADN.
ligne d'assemblage de l'ADN:
l'image montre un microscope à
force atomique des nanoparticules
d'or sur une piste de l'ADN.
Les chercheurs de l'Université Columbia, l'Arizona State University, et Caltech ont fait un appareil qui suit une trajectoire programmable sur une surface à motifs avec de l'ADN. Pendant ce temps, les chercheurs de la New York University, dirigée par l'ADN nanoarchitecture pionnier Ned Seeman , ont combiné plusieurs dispositifs d'ADN pour faire une chaîne de montage. L'engin nano ramasse des nanoparticules d'or car il tombe sur une surface d'ADN à motifs.
Les deux machines, décrites dans d'aujourd'hui Nature journal, sont une étape possible pour faire de nanorobots ADN qui pourrait rassembler petits et mécaniques des appareils électriques. robots de l'ADN pourrait aussi rassembler les molécules de nouvelles façons de faire de nouveaux matériaux, dit Lloyd Smith , professeur de chimie à l'Université de Wisconsin-Madison. «Les robots pourraient avoir la capacité de la position d'une molécule d'une manière particulière pour que la réaction se produit avec une autre molécule qui pourrait ne pas arriver si elles entrent en collision au hasard dans la solution, dit-il.
Dans le passé, les chercheurs ont fait des machines simples telles que des pincettes et marcheurs qui ont également été fabriqués à partir de l'ADN. Pince à épiler ouvrir et de fermer en ajoutant des brins d'ADN spécifique à la solution. Les marcheurs sont des molécules avec des brins ballants, ou des jambes, qui se lient et se détacher des autres volets de l'ADN à motifs sur une surface, en effet le déplacement le long de la surface.
Le marcheur nano faite à l'Université de Columbia est une molécule de protéine orné de trois pieds - simple-brin ADNzymes, des molécules d'ADN de synthèse qui agissent comme des enzymes et de catalyser une réaction. Les jambes pour se lier les brins d'ADN complémentaires sur une surface. Ensuite, ils catalysent une réaction qui raccourcit l'un des volets de surface, de sorte que son attachement à la jambe devient plus faible. La jambe laisse aller et se déplace sur la surface volet suivant.
Le promeneur suit une piste de brins que les chercheurs motif sur la surface. Il peut prendre jusqu'à 50 étapes - par rapport aux deux ou trois mesures prises par les randonneurs précédents. Il s'arrête quand il rencontre une séquence qui ne peuvent pas être raccourci. «Nous montrons comment [programme] le comportement de la marchette en programmant le paysage», dit Milan Stojanovic , un ingénieur biomédical à l'Université Columbia qui a développé le promeneur. "Il nous permet de penser à ajouter encore à la complexité: l'interaction plus d'une molécule et des commandes plus complexes à la surface. Ce que nous espérons faire finalement, c'est de pouvoir [nanorobots utiliser pour] les tissus de réparation."
Seeman et ses collègues de New York University combiner trois éléments d'ADN différentes pour faire une chaîne de montage. Ils ont chemin de l'ADN, une marchette, et une machine qui peut remettre ou retenir une cargaison d'une molécule d'or. La machine est une structure de l'ADN qui peuvent être mis en place pour, soit mettre un brin d'or nanoparticules en charge dans le chemin de la marchette ou loin de lui. Le marcheur a quatre jambes et trois simple-brin de l'ADN des mains qui peuvent se lier à l'or.
Les chercheurs ont démontré un système dans lequel le promeneur passe trois machines, portant chacun un type différent de particules d'or. Chaque machine peut être mis en place pour assurer la fourniture de sa cargaison ou le garder, ce qui donne un total de huit manières différentes dans lesquelles le promeneur peut être chargé, conduisant à huit produits différents.
Les avances représentent succès continu dans la création de dispositifs nano avec des fonctions de plus en plus complexes. «[Nous] passer d'entités individuelles qui ne sont quelque chose d'intéressant pour les systèmes d'entités travaillant sur quelque chose avec un comportement plus complexe et la fonction, explique M. Smith.