blog

Человек как живой компьютер: нанопроводники ДНК

 В институте «Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf» (Германия), группе ученых, возглавляемой Безу Тешоме (Bezu Teschome) и Артуром Эрбе (Artur Erbe), удалось найти способ нанесения золотого покрытия на нанопроводники, изготовленные из отрезков молекул ДНК человека. Используя такие крошечные токопроводящие элементы, удастся возможным  собирать сложнейшие схемы генетического компьютера, состоящего из одной или сплетения нескольких длинных молекул ДНК и подключать их к различным органам человека. По словам ученых, главным преимуществом использования ДНК является то, что при ее помощи можно создавать сложные схемы на наноразмерном уровне.

Создание принципиально инновационных схем на наноразмерном уровне является возможным благодаря технологии  «ДНК-ориги», которая позволяет создавать сложные пространственные структуры путем контролируемого и програм-мируемого процесса самосборки. Данная технология была разработана учеными из США в начале 2000-х, и в ней используется распутанная эталонная молекула ДНК, вдоль которой из набора коротких участков формируется вторая молекула. Управление последовательностью сборки длинной молекулы ДНК из коротких отрезков осуществляется путем добавления в раствор ионов определенных химических элементов, а также регулирования температуры раствора. 

Использование точного регулирования параметров процесса сборки позволит создавать из ДНК двух- и трехмерные объекты любой сложной формы. 
 
В данном случае ученые создали из ДНК своего рода нанотрубки (Bezu Teschome). Эти нанотрубки являются настолько крошечными, что их длина не превышает 30 нанометров!!!
 (Для сравнения, размер красной кровяной клетки эритроцита, составляет 7000 нанометров, а вирус Эболы имеет длину 1500 нанометров и ширину – 50 нанометров).

При помощи молекул определенных химических соединений, ученые расположили вдоль нанотрубок золотые наночастицы, которые были «сварены» друг с другом при помощи ионов золота. Золото очень хорошо сочетается с молекулами многих органических соединений, включая молекулы ДНК. Но покрытие ДНК золотом было частью  решения проблемы. Труднее оказалось соединить все это с внешними электродами, через которые на получившийся нанопроводник можно подавать электрический ток. 

При помощи высокоточного микроскопа ученые определили положение концов нанопроводника. Используя другую технологию, они подвели к концам этого нанопровдника электроды, размеры которых исчисляются десятками нанометров. В процессе подключения к концам нанопроводника путем осаждения на них дополнительного материала эти электроды увеличились в размере до микронного масштаба, что во много раз увеличило удобство подключения к ним измерительной техники. Проведя измерения, ученые определили, что золотые ДНК-нанопроводники способны проводить электрический ток достаточно большой для их размера силы.
 
В будущем ученые собираются разработать технологию создания проводников со сложной структурой, имеющих по нескольку ответвлений, при помощи которых можно будет соединять большое количество компонентов, изготовленных из тех же молекул ДНК (см. Инновационный Артефакт 00007 «BIONIK»)...