Tensegrity: ДНК архитектура

ДНК характеристики като биосъвместимост и възможността за биохимично разлагане дават на новите устройства предимство пред съществуващите нанотехнологии от гледна точка на медицинската употреба.

Устройство с размери от порядъка на един милион от метър се състои от едноверижна (денатурирана) ДНК, която след смесване с множество фрагменти от допълнителна ДНК независимо формира предварително определени триизмерни структури. Двойните спирали на допълнителна ДНК образуват по-големи, по-твърди "стелажи", които се свързват помежду си чрез единични нишки на денатурирана ДНК. Тези единични нишки „разтягат“ структурата от „стелажи“, за да образуват триизмерна форма. Силата и стабилността на получената структура се дължи на комбинираното действие на силите на опън и сгъстяване в получената система.

Този принцип, наречен „Tensegrity“, остава в центъра на вниманието на художници и архитекти за дълго време. Но природата често го използва в своите творения: например, костите ни служат като такива „стойки“, работещи заедно с „кабели“ на мускули, сухожилия и връзки, което ни позволява да издържаме на действието на гравитацията. Според същия принцип клетките могат да регулират формата си на микро ниво.

Малки устройства, създадени на базата на нова технология, могат да служат за директната доставка на лекарства до засегнатите клетки. Наноустройство, способно да реагира на биохимични или механични сигнали, може да осигури прилагането на лекарството на правилното място в точното време. Освен това, веднъж използвайки такива устройства, ще бъде възможно да се препрограмира човешки стволови клетки, за да се регенерират повредените органи. Стволовите клетки се държат различно в зависимост от силите, които действат върху тях. По този начин, твърда извънклетъчна матрица (биологично "лепило", която заобикаля клетките), имитираща консистенцията на костната тъкан, дава на стволовите клетки сигнал да се превърне в "материал" за костта, а плътната матрица, подобна по текстура на мозъчната тъкан, стимулира появата на неврони. Устройствата за Tensegrity могат да помогнат за промяна на плътността на извънклетъчното вещество, за да насочат развитието на стволовите клетки в правилната посока.

Според авторите на работата такива устройства са мъничко универсално средство, което може да реши задачите за целенасочено доставяне на лекарства и възстановителна медицина. А наличието на „копирна машина“, създадена от самата природа за възпроизвеждане на ДНК, прави Tensegrity устройствата сравнително лесни за производство.

Прочетете и за робота, състоящ се от една молекула („Молекула на робота: паяци на наносвет“) и микрочипове на базата на ДНК („Компютърна ДНК: несъедни гофрети“).

Според PhysOrg.com

Препоръчано

Просто щракнете върху бутон: история на прости неща
2019
Чукнете, бутилирайте, филтрирайте: каква вода си струва да се пие
2019
Синдром на паник атака: какво представлява и как да се справим с него
2019