Minidrukarka zbudowana z nici DNA? To możliwe

Minidrukarka zbudowana z DNA. Wielka nadzieja dla przyszłych nanomaszyn

DNA może znacznie więcej niż tylko przenosić informację genetyczną. Może być materiałem budulcowym naprawdę spektakularnych przedmiotów.

Czy można zbudować drukarkę działającą w mikroskopijnej skali? Dzięki zrozumieniu mechanizmów rządzących składaniem DNA, da się to zrobić. Zespół naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego pod kierownictwem biofizyka dr Erika Bensona jest u progu stworzenia programowalnych, samo składających się maszyn. Szczegóły opisano w Science Robotics.

Konstruujemy modele obliczeniowe tego, jak według nas ma wyglądać produkt końcowy, a następnie programujemy nici DNA, aby się samoczynnie składały. Praca nad samoorganizacją jest dość trudna, ponieważ ma się dużo kontroli, a bardzo mało kontroli.

Erik Benson w wypowiedzi dla serwisu Interesting Engineering

Gdy cząsteczki składają się zgodnie z założeniami, proces można skalować miliony lub miliardy razy. Jeżeli tak się jednak nie dzieje, trzeba się cofnąć do początku. Zespół Bensona wymyślił, jak stworzyć niezwykłą minimaszynę drukującą. Jest ona w stanie „poruszać centralną głowicą drukującą w dwóch wymiarach na powierzchni”. Urządzenie jest w całości zbudowane z nici DNA.

Uwielbiamy pracować z DNA. To dość prosta cząsteczka, po prostu ciąg nukleotydów.

Erik Benson

Drukarka DNA jest zbudowana z ok. 18 000 par zasad. Naukowcy inspirację czerpali z makroskali – z silnika liniowego, który mógłby być wykorzystany do poruszania ramienia hydraulicznego. Zespołowi dr Bensona udało się połączyć silniki liniowe w taki sposób, aby mogły działać niezależnie.

Zasada działania maszyny jest dość prosta. Głowica drukująca porusza się po belce poprzecznej, która porusza się po dwóch prostopadłych szynach. Podstawową ideą jest poruszanie centralnego elementu w dwóch wymiarach w nanoskali. Następnie do centralnego elementu dodaliśmy funkcjonalność, dzięki której działa on jako głowica drukująca, modelująca powierzchnię poniżej, a wszystko to dzięki interakcjom z DNA.

Erik Benson

Stworzona minidrukarka nie jest „produktem końcowym”. To tak naprawdę lista sekwencji DNA, większość o długości ok. 60 nukleotydów. Urządzenie można wykorzystać do stworzenia jeszcze bardziej zaawansowanych struktur.

Nie wiadomo jednak, kiedy będzie to możliwe. Benson przekonuje, że „nie jesteśmy jeszcze blisko” osiągnięcia tego celu.