Усередині людського тіла можуть з’явитися ДНК-роботи: що вони вмітимуть

ДНК-роботи можуть у майбутньому стати інструментом для точного доставлення ліків, виявлення вірусів і створення пристроїв молекулярного масштабу. Водночас ця технологія наразі перебуває на ранніх етапах розвитку й поки що залишається переважно демонстрацією концепції.

Про це повідомило видання Science Daily.

Дослідники з Харбінського технологічного інституту працюють над тим, щоб перетворити молекули ДНК на мініатюрні машини, здатні виконувати конкретні завдання. Для цього вони застосовують різні методи конструювання, зокрема створюють жорсткі та гнучкі елементи з ДНК, а також використовують принципи, запозичені з мистецтва орігамі. Поєднання цих підходів із класичними інженерними рішеннями дає змогу створювати наноструктури, які можуть багаторазово виконувати однакові дії.

Однією з головних проблем залишається контроль руху таких систем у складному середовищі на молекулярному рівні. Щоб розв’язати це завдання, вчені використовують механізм зміщення ланцюга ДНК — процес, який дозволяє задавати напрямок руху за допомогою спеціально запрограмованих послідовностей. Роботу таких наномашин також можна регулювати зовнішніми впливами, зокрема світлом, електричними або магнітними полями.

Науковці вважають, що ця технологія має перспективи не лише в лабораторіях. Зокрема, ДНК-роботи можуть допомагати знаходити уражені клітини та доставляти ліки безпосередньо до них. Окремо дослідники вивчають можливість використання таких систем для захоплення вірусів, зокрема SARS-CoV-2. У майбутньому вони можуть стати самостійними платформами для доставлення медикаментів.

Крім медицини, технологія може знайти застосування у виробництві. Завдяки здатності розміщувати наночастинки з надзвичайно високою точністю ДНК-роботи можуть використовуватися як програмовані шаблони для створення нових матеріалів і пристроїв. На думку авторів роботи, це відкриває додаткові можливості для розвитку молекулярних обчислень та сучасних оптичних технологій.

Водночас створення таких систем пов’язане з низкою складнощів. Однією з них є вплив броунівського руху, який ускладнює точне керування молекулярними механізмами. До того ж більшість нинішніх конструкцій залишаються доволі простими та функціонують окремо одна від одної.

Для подальшого розвитку цієї сфери, зазначають дослідники, необхідно краще вивчити механічні властивості ДНК-конструкцій, удосконалити методи моделювання та створити стандартизовані набори ДНК-компонентів. Також перспективним напрямом вони називають використання штучного інтелекту під час проєктування нових систем, що може прискорити розвиток технології та розширити сфери її застосування.