Un team di scienziati tedeschi e cinesi ha condiviso i risultati di un incredibile esperimento. Gli scienziati hanno creato un nanobot di DNA, costituito da una sola molecola, e l'hanno lanciato in un labirinto bidimensionale, progettato sul principio dell'origami. Il cosiddetto navigatore DNA è riuscito a trovare una via d'uscita.
Ricorda che la tecnologia degli origami del DNA ti consente di creare varie strutture da filamenti di DNA. Ciò è possibile grazie al fatto che le molecole di DNA lunghe sono composte da nucleotidi che formano coppie: adenina con timina, citosina con guanina. Specificando la sequenza di nucleotidi nella catena, è possibile ottenere che si pieghi e si fissi nei punti giusti e con l'angolo retto. In questo modo puoi creare un numero infinito di strutture.
In questo caso, un team guidato da Friedrich Simmel dell'Università tecnica di Monaco e Chunhai Fan dell'Accademia cinese delle scienze ha utilizzato la tecnologia degli origami del DNA per creare un labirinto che assomiglia a un grafico ad albero matematico. In questo caso, i "passaggi" del labirinto hanno le cosiddette graffette di DNA, a cui può attaccarsi un'altra molecola. Allo stesso tempo, le aree prive di tali "indizi" fungono da "muri".
Si specifica che il labirinto risultante è strutturalmente equivalente a un albero radicato a dieci vertici (il diagramma è mostrato sotto). Contiene un ingresso e un'uscita.
Un labirinto è strutturalmente equivalente a un albero con radici a dieci vertici. Il vertice A segna l'ingresso. I possibili percorsi sono contrassegnati in rosso, ma solo uno (a destra) è corretto. Illustrazione di Nature Materials.
Gli autori del lavoro spiegano che il minuscolo dispositivo che hanno creato è chiamato DNA walker. Si muove attraverso reazioni a catena dell'ibridazione del DNA (la combinazione di acidi nucleici a filamento singolo adatti in una molecola).
Secondo lui, un tale meccanismo fornisce la capacità di trasformare i passaggi del labirinto. Di conseguenza, se diversi nanobot di DNA vengono lanciati in una tale struttura, ognuno di loro sarà in grado di esplorare indipendentemente uno dei possibili percorsi, che fornirà una ricerca parallela in profondità (questo è uno dei metodi per attraversare il grafico).
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Per aiutare il DNA nanobot a scegliere l'unico percorso corretto tra molte opzioni, gli scienziati hanno modificato chimicamente la parte superiore del grafico ad albero che rappresenta l'uscita.
Per aiutare il DNA nanobot a scegliere la strada giusta da una varietà di opzioni, gli scienziati hanno modificato chimicamente l'uscita dal labirinto. Illustrazione di Nature Materials.
Durante gli esperimenti, gli specialisti hanno osservato i movimenti dei navigatori del DNA utilizzando un microscopio a forza atomica a scansione e un microscopio ad altissima risoluzione. Il primo metodo consente di tracciare percorsi asfaltati e aree che il DNA walker non ha ancora visitato. Il secondo metodo fornisce la visualizzazione fluorescente del percorso con risoluzione su nanoscala.
I ricercatori sono fiduciosi che questo tipo di sviluppo aiuterà ad espandere le opportunità nel campo della nanotecnologia, dell'autoassemblaggio biomolecolare e dell'intelligenza artificiale. Tali navigatori del DNA possono essere utilizzati per memorizzare e trasmettere informazioni, oltre che in medicina, per la diagnosi e il trattamento di varie malattie, inclusa l'oncologia.
Questo lavoro è descritto più dettagliatamente in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Materials.
Yulia Vorobyova
