Крихітні «гончарні» вироби зібрали із ДНК. Подивіться, що вийшло у генетиків

Дослідники з університету Дьюка та університету штату Арізона розробили програму, яка

перетворює малюнки або цифрові моделі округлихформ у тривимірні структури, що складаються з ДНК. Кожен крихітний порожнистий об'єкт не перевищує мільйонних часток см у діаметрі. Технологія стане в нагоді, щоб створювати крихітні контейнери для доставки ліків або форми для виливки металевих наночастинок для сонячних елементів та медичних приладів.

У генетичному коді є чотири «літери», абоазотистих основ (аденін, гуанін, тимін та цитозин), які передбачуваним чином з'єднуються в наших клітинах і формують послідовність ДНК. Дослідники використовували особливості зв'язків між елементами цього алфавіту, щоб запрограмувати нитки так, щоб вони складалися в різні форми.

Результати моделювання (згори) та готові вироби під мікроскопом (знизу). Зображення: Arizona State University

В результаті моделювання комп'ютер підбирає,як перетворити малюнок користувача на послідовність з одного або декількох фрагментів одноланцюгової ДНК. Вона може досягати тисячі основ і формується за допомогою кількох сотень коротких ниток ДНК, які зв'язуються з комплементарними послідовностями на довгих ланцюгах і з'єднуються під час виробництва.

Наприклад, якщо запропонувати комп'ютеру малюнокоб'єкта, що нагадує гриб, програма формує список ланцюжків ДНК, які повинні самостійно зібратися в правильну конфігурацію. Далі достатньо синтезувати нитки з правильною послідовністю, помістити їх в одну пробірку і решта станеться само собою. При нагріванні та охолодженні суміші ДНК всього за 12 годин вона згортається у готові вироби, пояснюють автори.

Процес моделювання та складання молекул. Зображення: Daniel Fu et al., Science Advances

Дослідники експериментують з ДНК якбудівельного матеріалу із 1980-х років. Першими тривимірними фігурами були прості куби, піраміди, футбольні м'ячі – геометричні фігури з грубими та блоковими поверхнями. Але проектування структур із вигнутими поверхнями, більш схожими на ті, що зустрічаються у природі, було складним завданням, пояснюють вчені. Для цього часто потрібно перебрати безліч варіантів, щоб досягти потрібної форми. Програма з відкритим вихідним кодом, представлена ​​генетиками, вирішує це завдання.

Читати далі:

17-річний інженер вигадав безмагнітний двигун: його зможуть застосовувати в електромобілях

Опубліковано відео випробувань першого у світі гвинта з 11 лопатями

З'ясувалося, скільки років воді, яку ми п'ємо сьогодні