DNA posłuży do budowy nanotrybików

Badacze na całym świecie nie ustają w pracach nad rozwojem nanotechnologii. Nanomateriały o nieosiągalnych dotąd strukturach już rewolucjonizuję naukę i technologię, ale ambicje są większe. Mikroskopijnej, nanometrowej wielkości urządzenia to niełatwy cel, ale jego osiągnięcie będzie kolejną rewolucją. Od dawna duże nadzieje pokładane są w specyficznych związkach chemicznych, zwanych rotaksanami, które mogą stanowić „trybiki" nanourządzeń.

Rotaksanami od dawna zajmowała się chemia organiczna. Są to związki będące połączeniem dwóch cząsteczek, ale połączeniem nie chemicznym, a mechanicznym. Jedna z nich stanowi jak gdyby oś ze zgrubieniami, „stoperami" na końcach, na niej umieszczona jest druga cząsteczka na podobieństwo koła na osi, które nie spada dzięki stoperom. Podobieństwo do znanych nam układów mechanicznych daje nadzieje na wykorzystanie ich do budowy bardziej skomplikowanych struktur i urządzeń. Zbudowaniem nowych, lepszych rotaksanów zajęli się naukowcy z Life & Medical Sciences Institute (LIMES) na uniwersytecie w Bonn: dr Damian Ackermann oraz prof. Michael Famulok.

Ich pomysł na udoskonalenie tych związków to wykorzystanie do ich budowy znanych nam samoorganizujących się cegiełek: DNA. Ale nie interesowała ich tym razem zdolność DNA do przenoszenia informacji genetycznej. Skupili się na szczególnych mechanicznych właściwościach helisy DNA: jej podwójna spirala jest wyjątkowo stabilną i trwałą strukturą. Można nią operować niemal dowolnie: rozdzielenie dwóch strun w dowolnym miejscu pozwala utworzyć punkty połączeń z innych fragmentami i związkami, pełniącymi inne funkcje. W ten sposób można teoretycznie utworzyć bardzo złożoną strukturę, czy maszynerię. Badacze porównują to do budowania z klocków, dających szerokie możliwości.

Tak właśnie prezentuje się nowy rodzaj rotaksanu, stworzony przez niemieckich biochemików. Osadzone na „ośce" kółko może się swobodnie obracać. Skoro mamy już oś i koło, to pora, żeby zaczęło się obracać, mamy na to kilka pomysłów. - mówią autorzy sukcesu - Naszym następnym celem jest skonstruowanie systemów, w których będzie można kontrolować ruch w nanoskali. Możliwe będzie także łączenie tych mechanicznych „trybików" z systemami biologicznymi, jak białkami.

Jakie będą ostateczne rezultaty - jeszcze nie wiadomo, przed badaczami długa droga. Ale jest to znaczący przełom i fundamenty pod projektowanie różnych nanomechanicznych systemów opartych na mechanicznych właściwościach podwójnej spirali DNA. Mechanizmów, które do tej pory wydawały się nie możliwe.

nanotechnologia rotaksany DNA Damian Ackermann . Michael Famulok LIMES