Трубопроводы из ДНК
Ученые научились создавать крошечные «трубопроводы», в миллион раз более тонкие, чем человеческий волос
Исследователи из университета Джонса Хопкинса разработали технологию создания микроскопических трубопроводов, толщина которых составляет одну миллионную долю от толщины человеческого волоса. Более того, они разработали метод надежного соединения этих трубопроводов, который позволяет предотвратить даже самые незначительные утечки из них. Трубопроводы строятся из самособирающихся и самовосстанавливающихся нанотрубок, которые могут быть связаны с различными органическими и биологическими структурами, что позволит в будущем создавать целые сети для транспортировки специализированных лекарственных препаратов, белков и молекул в указанные клетки человеческого тела.
Нанотрубки, которые лежат в основе трубопроводов, имеют длину в несколько микрон, что соответствует размеру частички мелкой пыли, и диаметр в семь нанометров, что приблизительно в два миллиона раз меньше размера муравья. Создаются эти нанотрубки из фрагментов синтетической ДНК с заданной структурой, которые способны соединяться по длине с другими подобными фрагментами, имеющими соответствующую структуру.
Выращенные длинные нанотрубки отлично стыкуются с так называемыми нанопорами, элементами, также созданными из фрагментов ДНК, которые встраиваются в клеточную мембрану и обеспечивают прямой доступ во внутриклеточную среду. Более того, используя такие же элементы, можно соединять длинные нанотрубки в еще более длинные цепочки и формировать нечто, напоминающее разветвленную сантехническую разводку в жилом доме.
После создания технологии синтеза длинных нанотрубок из ДНК ученые задались вопросом, способны ли молекулы воды или других веществ просачиваться сквозь их стенки и стыки? Для проверки этого ученые взяли длинную цепочку нанотрубок и создали на ее конце ДНК-пробку, которую можно регулировать внешним воздействием, этакий наноразмерный аналог водопроводного крана. Также из ДНК были созданы дополнительные элементы, являющиеся аналогами запорных вентилей, которые позволяли направить поток раствора по различным путям разветвленной сети трубопроводов. Ввнутрь трубопровода был подан раствор флуоресцентных молекул, при помощи которых предполагалось отслеживать все утечки.
Используя технологию наносъемки, исследователи наблюдали, как светящийся раствор перемещался по нанотрубкам и заполнял специальные мешки, выращенные из ткани, напоминающей клеточную мембрану. При этом даже при использовании достаточно сложной трубопроводной сети ни одной флуоресцентной молекуле не удалось попасть наружу, во внешнюю среду.
И в заключении отметим, что такие сети трубопроводов из ДНК позволят ученым производить новые эксперименты с нейронами, что обеспечит лучшее понимание их взаимодействий. Так же все это может быть использовано для изучения различных болезней и их влияния на функции 200 типов клеток человеческого тела. А в ближайшем будущем ученые планируют начать первые эксперименты с подключением ДНК-трубопроводов сначала к синтетическим, а затем и к реальным живым клеткам.
Статья Li et al. Leakless end-to-end transport of small molecules through micron-length DNA nanochannels опубликована в журнале Science Advances – ВМ.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru