Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Искусственный метаболизм и движение против течения

Искусственный метаболизм и движение против течения

24 июня 2019


Ученые создали метод управления движением биополимерных микрочастиц, находящихся в жидкой среде. В их состав входят ДНК-линкеры, которые обладают свойством создавать структуры с заданными свойствами. Предполагается, что такой метод поможет нам в будущем в разработке нанороботов, имеющих склонность к самостоятельной регенерации.

Основан этот метод на принципе искусственного метаболизма, который представляет особый управляемый процесс полимеризации и гидролиза ДНК. Можно сказать, что это некий молекулярный мотор, в котором происходит взаимодействие между ДНК и ферментами. Химические реакции, возникающие в процессе такого взаимодействия, приводят искусственно созданную систему в движение. Причём частицы способны двигаться даже против внешнего потока. Для этого ученые задают заранее составленный маршрут, а реакция синтеза РНК делает остальное. Подобное движение вряд ли может быть названо «живой системой» — все-таки самостоятельные решения о передвижении, изменении маршрута и структуры микрочастицы принимать не могут.

info24-06-19-imgs_SMM_Feb_2019_0003_31

Чтобы система работала, молекулярные роботы на основе ДНК, будучи помещенные в среду с искусственным метаболизмом, были дополнены двумя ферментами. В процессе метаболизма, который состоит из искусственного анаболизма и искусственного катаболизма, они либо образовывали длинные цепочки ДНК из фрагментов, либо разбирали их на кусочки. Чтобы лучше контролировать процесс образования и распада структур из белковых молекул или наночастиц, учёные соорудили специальное испытательное оборудование — микрофлюидные устройства, имеющие три канала ввода компонентов. Жидкости в таком оборудовании обтекают специальные массивы вертикальных колонн и формируют устойчивые потоки. В таких потоках легко контролировать концентрацию нужных ферментов. Так, например, используя ДНК-гидролазы, ученые могут разрушать нити связанного ДНК-линкерами полимера, а при введении ДНК-полимеразы — вновь собирать. Благодаря этому методу можно контролировать и менять структуру определенного материала.

Последующий эксперимент позволил наглядно показать принципы управления движением биополимерных частиц: учёные смешали три раствора (собирающий, разрушающий и с перекурсорами), и таким образом заставили искусственно собранного из биополимерного материала слизевика ползти против основного направления движения жидкости. Выглядело это примерно так: слизевик двигался за счёт того, что перед собой производил разбор материала, перемещался вперед и затем совершал полимеризацию материала позади себя. От скорости такого процесса зависит скорость передвижения. Подобная система при своём усовершенствовании в будущем может послужить хорошим основанием для создания искусственных биологических систем с автономной жизнеспособностью и регенерацией.

Другая информация

16 сентября
Ученые смогли охладить отрицательно заряженные ионы старым методом

Ученые-физики сообщили о своём успехе относительно понижения температуры отрицательно заряженных ионов кислорода.

12 сентября
Создана жидкая металлическая машина, которая питается алюминием

Недавно ученые сделали поразительное заявление: впервые за всю историю науки им удалось изобрести машину, полностью состоящую из жидкого металла, передвигающуюся свободно и, самое главное, самостоятельно.

09 сентября
Ученые выяснили причину эпидемии старости человеческих клеток

Тифозный токсин, выделяемый бактериями рода Сальмонелла, главными возбудителями тифа, способен не просто повреждать клетки, но и убивать их, вызывая разрывы в целостной цепочке ДНК.

07 сентября
Новое устройство может имитировать биологическую память человека

Новое электронное творение на основе оксида гафния способно имитировать биологическую память. По своей структуре устройство работает так же, как биологический синапс.

03 сентября
Увеличилась концентрация метилртути в тканях морских хищников

Огромное количество неорганической ртути, практически 80% от выбрасываемой в атмосферу, оседает в океане, оттуда попадает в микроорганизмы, а затем передаётся далее по пищевой цепочке.

Вся информация