Nanotechnologia

Krocząca cząsteczka jest  tak mała, że jej zaobserwowanie pod mikroskopem jest nniemożliwe Jednak jej „nanokrok” został uchwycony. Dokonanie naukowców z Oxford University stanowi ogromny krok w kierunku rozwoju nanorobotów.

Możemy sobie wyobrazić, że w przyszłości istnieć będą małe maszyny zdolne do pobierania i przenoszenia indywiduów wielkości cząsteczek. Zastosować je można będzie między innymi  jako składniki bardziej skomplikowanych maszyn cząsteczkowych – twierdzi Dr Gokce Su Pulcu z University of Oxford.

Zanim jednak takie roboty będą sprawnie działać, udowodnione zostać musi, że będą w stanie wykonać powierzone im zadania, co wcale nie jest takie proste. Do tej pory naukowcy wykazali, że  poruszające się maszyny, a więc i kroczące cząsteczki,  mogą być zbudowane z DNA, ale DNA jest relatywnie większe od cząsteczki kroczącej a jego maszyneria działa jedynie w środowisku wodnym. Co więcej, ogromnym problem jest fakt, że współczesne mikroskopy zdolne są zarejestrować obiekty nie mniejsze niż 10 – 20 nanometrów. To oznacza, że kroczące cząsteczki, których rozmiar bliski jest 1 nanometrowi, mogą być wykryte dopiero po wykonaniu od 10 do 15 „kroków”. Wykorzystując mikroskop nie mozna zatem stwierdzić czy cząsteczka skacze czy płynie w kierunku swojego miejsca docelowego.

Zespół doktor Pulcu opracował metodę pozwalającą na śledzenie ruchu cząsteczki kroczącej w czasie rzeczywistym. Polega ona na wykrywaniu jej przemieszczenia na torze wybudowanym wewnątrz nanoporu. Nanopory są obecnie podstawą pionierskiej metody sekwencjonowania DNA opracowanej przez grupę z Oxford University. W tej technice niewielkie pory białka, zawierające pięć przyczółków, umożliwiają rejestrowanie przechodzących przez nie cząsteczek. Każda zasada w DNA zaburza przepływ prądu elektrycznego przepłyewającego przez nanopor na innej wysokości, co umożliwia odczytanie jego sekwencji.

Nie możemy „zobaczyć” jak cząsteczka się porusza, ale poprzez odwzorowanie zmian w prądzie jonowym przepływającym przez nanopory zdolni jesteśmy określić, jak wygląda ruch cząsteczki od przyczółka do przyczółka. Na podstawie tych danych ustalić można więc jej drogę – wyjaśnia doktor Pulcu.

Aby uniknąć odpływania cząsteczek naukowcy zaprojektowali w ich strukturze tzw. „stopę”, czyli strukturę zdolną do tworzenia i rozrywania wiązań chemicznych, umożliwiającą ruch po różnych powierzchniach. To zadanie jest dla tej struktury trudne lecz, jak zapewniają naukowcy, to jedno z wielu wyzwań jakie stoją przed twórcami nanorobotów.

Na tym etapie nie mamy pełnej kontroli nad kierunkiem poruszania się „nanorobota”. Porusza się on losowo, a jego droga wygląda podobnie jak zjazd narciarza na stoku – jeżeli któraś z możliwych tras jest łatwiejsza, robot wybierze właśnie ją.  Mamy nadzieję, że uda nam się wykorzystać tę preferencję do budowy ścieżek, które pokierują nim tak, że znajdzie się on tam, gdzie będziemy go potrzebować – kontynuuje wyjaśnienia Pulcu.

Badania prowadzone przez naukowców z Oxford University to pierwsze, ale niezwykle obiecujące kroki ku stworzeniu nowej technologii.

Źródło informacji i ilustracji: http://www.ox.ac.ukcząsteczki