Aktualności

DNA dla materiałów

Wykorzystując unikalną naturę DNA, inżynierowie Cornella stworzyli proste maszyny zbudowane z biomateriałów o właściwościach żywych istot. Przy użyciu DASH (DNA-based Assembly i Synthesis of Hierarchical, czyli Oparte na DNA Zgromadzenie i Synteza Hierarchiczna) inżynierowie skonstruowali materiał, który oprócz samoporządkowania i organizacji, ma możliwość metabolizmu, a są to 3 kluczowe cechy organizmów żywych.

„Wprowadzamy zupełnie nową, realistyczną koncepcję materiałową opartą na własnym sztucznym metabolizmie. Nie tworzymy czegoś, co żyje, ale tworzymy materiały, które są o wiele bardziej realistyczne niż kiedykolwiek wcześniej”, powiedział Dan Luo, profesor inżynierii biologicznej i środowiskowej.

Aby organizm żywy mógł się utrzymać, musi on mieć system zarządzania zmianami. Muszą być generowane nowe komórki, a stare zostać zmiecione. Taka biosynteza i biodegradacja są kluczowymi elementami samowystarczalności, a metabolizm jest im potrzebny do utrzymania formy. Takie działanie sprawia, że cząsteczki DNA są syntetyzowane i łączone w sposób hierarchiczny, a to z kolei pozwala zachować dynamiczny proces wzrostu i rozkładu.

Używając DASH inżynierowie Cornella stworzyli biomateriał, który może autonomicznie powstać z nanoskalowych elementów konstrukcyjnych i zorganizować się – najpierw w polimery i ostatecznie w kształty mezoskalowe. Zaczynając od 55-nukleotydowej sekwencji zarodkowej, cząsteczki DNA były mnożone setki tysięcy razy, tworząc łańcuchy powtarzającego się DNA o wielkości kilku milimetrów. Następnie roztwór reakcyjny wstrzyknięto do urządzenia mikroprzepływowego, które zapewniło ciekły przepływ energii i niezbędne elementy budulcowe do biosyntezy. Gdy przepływ spływał na materiał, DNA zsyntetyzowało swoje nowe pasma, z rosnącym przednim końcem materiału i degradacją ogona w optymalnej równowadze. W ten sposób poruszało się do przodu, pod prąd, w sposób podobny do tego, jak poruszają się śluzowce. Zdolność do lokomocji pozwoliła zestawić materiały przeciwko sobie w wyścigach. Ze względu na przypadkowość środowiska, jedno ciało zyska przewagę nad drugim, przekraczając linię mety wcześniej.

„Projekty są nadal prymitywne, ale pokazały nową drogę do tworzenia dynamicznych maszyn z biomolekuł. Jesteśmy na pierwszym etapie budowania realistycznych robotów z wykorzystaniem sztucznego metabolizmu”, powiedział Shogo Hamada, wykładowca i pracownik naukowy w laboratorium Luo. „Nawet z prostego projektu udało nam się stworzyć wyrafinowane zachowania, takie jak wyścigi. Sztuczny metabolizm może otworzyć nową granicę w robotyce”.

Źródło artykułu

Redaktor: Wiktoria Kurczak

Podobne artykuły

Różne gałęzie przemysłu od dłuższego czasu poszukują sposobu wykorzystania nanotechnologii, przemysł spożywczy nie jest więc wyjątkiem. Rozwój nanotechnologii w żywości postępuje znacznie szybciej, niż w przypadku opracowywania nanoleków i nanofarmaceutyków. Efektywne dostarczanie substancji bioaktywnych, bioseparacja...
Ze względu na swoją wielkość, nanorurki węglowe zostały zbadane pod kątem zdolności do dostarczania immunoterapii. Kształt CNT pozwala na stosunkowo łatwe wejście do komórek, przy jednoczesnym zachowaniu dużego stosunku powierzchni do objętości. Umożliwia to modyfikację zarówno zewnętrznej,...