Forskere bygger autonom gangmaskine i nanoskala ud fra DNA

Forskere ved University of Texas i Austin har udviklet en maskine i nanoskala lavet af DNA, der tilfældigt kan gå i alle retninger hen over ujævne overflader. Fremtidige anvendelser af sådan en DNA-walker kan omfatte en kræftdetektor, der kan strejfe rundt i den menneskelige krop og søge efter kræftceller og mærke dem til medicinsk billeddannelse eller lægemiddelmålretning.

Undersøgelsen af ​​forskerne Cheulhee Jung, Peter B. Allen og Andrew Ellington, offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Natur nanoteknologi , udviklet DNA-maskiner, der var i stand til at gå, uprogrammeret og i forskellige retninger, over en DNA-belagt overflade. Tidligere, nanopartikelvandrere var kun i stand til at gå på præcise og programmerede en- og todimensionelle stier. Denne rollator var i stand til at bevæge sig 36 trin, og dens bevægelse tilfældigt adskiller sig fra bevægelse set i andre undersøgelser.

"Dette er et vigtigt skridt fremad i udviklingen af ​​nukleinsyremaskiner i nanoskala, der autonomt kan fungere under en række forskellige forhold, herunder i kroppen, " sagde Ellington, professor i Institut for Molekylær Biovidenskab og medlem af UT Center for Systemer og Syntetisk Biologi. "DNA-nanoteknologi er især interessant, fordi den udforsker verden af ​​'stofcomputere', ' hvor beregninger (herunder gang) udføres af fysiske genstande, snarere end med elektroniske eller magnetiske shuttles. DNA-vandrere kan i sidste ende tillade beskyttende celler at gå på overfladen af ​​organer, konstant at beregne, om der er en kræftsygdom."

Mere umiddelbare praktiske anvendelser kan omfatte at installere DNA-walkeren i kroppen, så den kan forstærke signaler fra kræftceller for at gøre dem lettere identificeret og målrettet af læger. Der kan også være implikationer for fremtidig levering af nanoskalaterapi.

Selvom det kan være et langt skridt fra diagnosticering af kræft til helbredelse, "Alle gennembrud begynder med små skridt. Kun i dette tilfælde, de er trinene af en DNA-walker, "sagde medforfatter Jung.

Rollatoren er lavet af et enkelt stykke DNA med to ben forbundet med en torso. Som et menneske, den bevæger sig ved at sætte det ene ben fremad, løfter derefter det andet ben og sætter det frem. Rollatoren bestemmer selvstændigt og tilfældigt, hvor han skal sætte sit ben på hvert trin. Undersøgelsen viste, at mens maskinen i nanoskala gik, den gik ikke over det samme område to gange.