Контроль ориентации ДНК-оригами поможет интегрировать их в микросхемы
Инженеры Калтеха разработали метод, который позволяет размещать микроскопические устройства, образованные из сложенных молекул ДНК, не только в точном месте, но и с нужной ориентацией.
Исследование, опубликованное 19 февраля в журнале Science, основано на более чем 15-летней работе профессора Калтеха, Пола Ротемунда (Paul Rothemund) и его коллег. В 2006 году они показали, что ДНК можно заставить складываться в точные формы с помощью техники, получившей название ДНК-оригами. Спустя три года была описана методика точного позиционирования треугольников ДНК-оригами на поверхности, где электронно-лучевой печатью создавались треугольные "липкие" пятна.
Но поскольку треугольники были равносторонними и могли переворачиваться, они падали на "стикер" шестью возможными способами, и не могли использовать в устройствах, для работы которых требовалась определенная ориентация.
Покрыв оригами с одной стороны ковром из гибких нитей ДНК, исследователи смогли добиться того, что в более 95% случаев, ДНК-оригами приземлялись на подложку "лицом вверх".
Проблема контроля вращения была решена с помощью диска со смещенным от центра отверстием, который исследователи назвали "маленькой луной". В отличие от треугольника, "маленькая луна" может плавно вращаться, пока не фиксируется на стикере в правильном положении (в лабораторных испытаниях это происходило в 98% случаев).
Точное позиционирование и ориентирование ДНК-оригами может позволить использовать эти молекулярные устройства для создания новых видов чипов, которые объединят молекулярные биосенсоры с оптикой и электроникой для таких приложений, как секвенирование ДНК или измерение концентраций тысяч белков одновременно.
В качестве доказательства работоспособности концепции авторы собрали из более 3000 светящихся наноразмерных молекулярных устройств индикатор поляризации света, имеющий форму цветка. Внутри каждого из 12 лепестков размещены около 250 "маленьких лун", сориентированных вдоль главной оси лепестка. Каждая "луна" светится только тогда, когда поляризация света совпадает с ее ориентацией, поэтому лепестки цветка загораются последовательно по мере вращения поляризации падающего света.
Для коммерциализации этой технологии, на которую Калтехом подана заявка на патент, Ротемунд с коллегой учредили стартап под названием Palamedrix.
