От тобі й маєш. Ще вчора наносборка здавалася складною процедурою за принципом «атом за атомом». До того ж - досить дорогим: збирати доводилося у вакуумі або при надзвичайно низьких температурах. А тепер з'ясувалося, що все набагато простіше і дешевше - учений навчився згинати ДНК як папір.
Молодого дослідника-першовідкривача звуть Пол Роземунд (Paul W. K. Rothemund). Разом з колегами по групі він вивчає ДНК і природні алгоритми (DNA and Natural Algorithms Group) в Каліфорнійському технологічному інституті (Caltech).
Перш за все, це карта обох Америк в масштабі 1 до 200 трильйонів. Все західну півкулю зайняло менше місця, ніж бактерія, а 50 мільярдів копій цієї карти могли б відповідати одній краплі води. «Я хотів зробити карту всього світу, але мені не вистачило часу, - журиться учений. - Через це я відчуваю себе жахливо ».
На цій карті 1 нанометр представляє 200 кілометрів (зображення Paul W. K. Rothemund).
Роземунд засмучується марно - його, зроблена з ДНК карта на сьогоднішній день є найбільшим і найскладнішим об'єктом наномасштаба, створеним в лабораторії.
За словами дослідників, для створення кожної форми потрібно місяць планування і кілька годин безпосередньо на виготовлення.
Що ж, перейдемо до процесу виробництва. Спочатку Роземунд викреслює форму на аркуші міліметрівки - безперервною лінією малює подоба лабіринту. Після цього «картинка» завантажується в комп'ютер, який вираховує, скільки знадобиться матеріалів, і який їхній хімічний склад.
Потім починається будівництво на підкладці. Дослідники беруть розплутати нуклеотидні нитки, додають невелику кількість солі і близьку до точки кипіння температуру. Зрештою, елементам ДНК дозволяють повільно охолонути, що означає - самостійно зібратися в задану форму.
Зліва Пол Роземунд. Поруч його керівник Ерік Уїнфрі (фото Caltech).
Індивідуальні ланцюжки згортаються на поверхні взад-вперед по спіралі, формуючи основу, яка згодом скріплюється більш короткими нитками (їх близько 200), що грають також роль «пікселів дисплея» діаметром шість нанометрів. От і все.
Хоча команда Роземунд поки створює тільки двомірні структури, Пол каже, що з 3D-формами не повинно виникнути ніяких проблем. Таким чином, нова техніка може стати важливим інструментом для будівництва наноустройств в тисячі разів менше діаметра людського волосся.
«Так, поки це лише художні роботи, - погоджується Роземунд, - але ми віримо, що якщо вже нам вдалося створити з ДНК форми, то вийде і зробити з ними що-небудь корисне. Крім того, по дорозі ми дізнаємося багато нового про саму структуру ДНК ».
Вчений сподівається, що його метод знайде застосування в електроніці, медицині і молекулярної біології. Одна з потенційних можливостей - зроблена в наномасштабе «клітка», в якій фармацевти, які відчувають нові препарати, могли б ізолювати ферменти, поки вони не будуть готові до «підключенню» або «відключення» інших білків.
Ще кілька витівок команди Роземунд (зображення Paul Rothemund / Caltech).
Слід зазначити - це не Роземунд придумав використовувати ДНК для створення форм. Першість приписують Надріану Сімен (Nadrian Seeman) з Нью-йоркського університету (New York University). Іншим піонером у цій галузі вважається Ерік Уїнфрі (Erik Winfree), в групі якого працює Пол.
«У певному сенсі він революціонер, - підтверджує Сімен. - Його робота, звичайно ж, змінить ті способи, за допомогою яких люди роблять речі ».