Логический вентиль на основе ДНК заработает внутри тела

Ученые из университета Иерусалима представили логический вентиль, созданный на основе молекул ДНК. Теоретическое применение такого устройства – работа внутри тела и регулирование выделения лекарств, отмечает портал Membrana. Препарат с таким «устройством» будет освобождаться только там, где это нужно.

Логический вентиль – это базовый элемент цифровой схемы, который, в зависимости от входных сигналов, выдает тот или иной сигнал на выходе. В нынешнем механизме последовательно работающие вентили выполняли различные логические функции.

В роли ключевых элементов системы выступили комплиментарные нити ДНК (нити определённых последовательностей, подходящие друг к другу). Каждая из них представляла значение 1 (если присутствовала), и 0 (если отсутствовала).

Для непосредственного наблюдения сигнала, который нити демонстрируют на входе, израильские специалисты маркировали их флуоресцирующими молекулами, работающими только если каждая из ДНК присутствует в пробирке в одиночку. А когда на входе было две нити, они соединялись и их свечение гасилось. Таким образом получилась функция исключающего ИЛИ: выходной сигнал равен 1, только если на вход поступает один из двух исходных сигналов, но не тогда, когда они имеются оба или оба отсутствуют, — поясняют ход опыта авторы статьи.

Практическое применение новинки для медицины было продемонстрировано сразу же: ученые связали логический вентиль с молекулой, инактивирующей тромбин – фермент, «сворачивающий» кровь.

Также авторы считают, что развитие их работы может привести к созданию ДНК-компьютера, выполняющего элементарные арифметические операции.

Ранее сообщалось, группе ученых из Колумбийского университета удалось создать из молекул ДНК очень маленьких роботов пауков, размером примерно 4 nm в поперечнике. Эти нанороботы приблизительно в 100 тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса. Они могут ходить, повернуть направо и налево и создавать свои собственные продукты. Разработанные на молекулярном уровне, роботы представляют собой ДНК-автоматы, способные ходить самостоятельно, хотя и очень медленно — около 100 нм за 1 час.

Для того, чтобы наблюдать пауков, ученые использовали атомно-силовую микроскопию. Молекулярным роботам удалось привлечь много внимания в связи с тем, что они могут быть запрограммированы анализировать окружение и соответствующим образом реагировать. Например, они могут обнаружить болезнь на клеточной поверхности, определить, является ли это раком, а затем донести лечебную смесь.

Исследователи считают, что их последнее изобретение является важным шагом для молекулярных роботов. Хотя на сегодняшний день эта область не может похвастаться многими великими изобретениями, ученые и инженеры считают, что в ближайшем будущем она может стать одной из наиболее важных отраслей промышленности, которая могла бы создать устройства для различных медицинских целей.