Физики из США создали "нано-Пакмэна", поедающего микробов и рак
Американские физики и нанотехнологи создали миниатюрную версию "Пакмэна" из наночастиц, который может вылавливать и "съедать" одиночных бактерий, раковые клетки или вирусы и доставлять их ученым, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
"Микророботы, которых раньше создавали наши коллеги, могли исполнять лишь простые задачи - они могут толкать какие-то другие объекты или проникать внутрь них. Теперь мы можем гибко управлять формой роботов и заставлять их трансформироваться, и благодаря этому у нас теперь есть целый набор инструментов для манипуляции объектами и процессами в микромире", - рассказывает Кухи Хан (Koohee Han) из университета Северной Каролины в Роли (США).
Сегодня в большинстве опытов с наномашинами на базе ДНК используется особый класс методов их сборки, которые в научном сообществе известны под собирательным названием "ДНК-оригами". В этой методике основой для любых деталей биомашин служит длинная одинарная цепочка ДНК, которая сплетается в нужный трехмерный предмет при помощи коротких "шпилек" из нескольких нуклеотидов - кирпичиков ДНК.
За последние годы биохимики сплели десятки различных машин из коротких цепочек ДНК, в том числе щипцы, системы доставки лекарств в определенные клетки организма и даже примитивных роботов-"трансформеров" и простейшие компьютеры. Дальше этого разработка ДНК-оригами не продвинулась по нескольким причинам - сложные структуры из нитей ДНК собирать очень сложно, и еще сложнее ими управлять и менять их структуру.
Хан и его коллеги нашли новый способ сборки подобных машин, который заметно упрощает их создание и позволяет им решать массу ранее недоступных задач, используя не нити из ДНК, а полимерные кубики, покрытые с одной или нескольких сторон полосками кобальта. Намагничивая эти полоски, ученые могут заставить кубы склеиваться между собой, отталкиваться друг от друга и собираться в конструкции сложной формы.
"Так как эти наночастицы намагничены и при этом они взаимодействуют между собой, кубы запасают в себе энергию. Они могут соединяться друг с другом в структуры, в которых каждый куб будет смотреть в разные стороны, формируя объекты, похожие, к примеру, на миниатюрного Пакмэна. Его можно заставить открыть или закрыть "рот", отключив магнитное поле и заставив кубики выделить эту энергию", - объясняет Орлин Велев (Orlin Velev), коллега Хана.
Используя этого "Пакмэна", ученые решили сложную задачу, недоступную для других наноструктур - они научили его плавать, периодически раскрывая и закрывая "рот", и заставили наномашину захватить и удерживать в себе одиночную клетку дрожжей, которую они запустили в раствор с полимерными кубами. Подобным же образом, по словам Велева, эти роботы могут захватывать раковые клетки или бактерии в крови пациента и доставлять их ученым для анализа.
Таких роботов, как отмечают исследователи, можно будет использовать не только в медицинских целях, но и для решения иных научных или практических задач, к примеру, для создания синтетических мускулов или датчиков, способных измерять плотность различных экзотических жидкостей, а также для сборки других роботов и многих других вещей.
