Ученые создали ДНК-микрокапсулы со встроенными ионными каналами
Исследовательская группа под руководством Токийского технологического института сообщила о новом способе создания микрокапсул на основе ДНК, которые открывают большие перспективы для разработки новых функциональных материалов и устройств. Ученые показали, что крошечные поры на поверхности этих капсул могут действовать как ионные каналы. Это исследование ускорит прогресс в области искусственной клеточной инженерии, молекулярной робототехники и самой нанотехнологии.
Самособирающиеся наноструктуры на основе ДНК являются перспективными строительными блоками для новых видов микро- и наноустройств для биомедицинских и экологических применений. Многие исследования сейчас сосредоточены на добавлении функциональности таким структурам, чтобы расширить их универсальность.
Например, созданные инженерами капсулы липосомы, имеющие липидную бислойную мембрану, уже успешно используются в качестве сенсоров, диагностических инструментов и систем доставки лекарств. Другая группа капсул, не имеющих липидного бислоя, но состоящих из мембраны из коллоидных частиц (известных как эмульсия Пикеринга или коллоидосомы), также имеет потенциал для многих биотехнологически полезных применений.
Теперь исследовательская группа под руководством биофизика Масахиро Такиноуэ из Токийского технологического института сообщает о новом типе эмульсии Пикеринга с добавленной функцией ионных каналов — достижение, которое открывает новые пути для проектирования искусственных клеток и молекулярных роботов.
«Впервые мы продемонстрировали функцию ионного канала с использованием пористых ДНК-наноструктур без присутствия липидной бислойной мембраны», — говорит Такиноуэ.
Дизайн команды использует свойства самосборки ДНК-оригами нанопластин. Получающиеся эмульсии Пикеринга стабилизируются амфифильной природой нанопластин.
Одним из самых захватывающих следствий исследования, объясняет Такиноуэ, является возможность разработки стимул-чувствительных систем, основанных на концепции переключения «открыто-закрыто». Такие системы в конечном итоге могут быть использованы для создания искусственных нейронных сетей, имитирующих работу человеческого мозга.
«Кроме того, стимул-чувствительное изменение формы ДНК-нанопластин может служить движущей силой для автономного передвижения, что было бы полезно для разработки молекулярных роботов», — говорит Такиноуэ.
Настоящее исследование подчеркивает сильные стороны команды в объединении ДНК-нанотехнологии с перспективой, основанной на биофизике и физике мягкого вещества.