Feltalálták a kereket a nanovilágban is: először készültek hajlított tárgyak DNS-ből

2009.08.07. 11:24

Német és amerikai kutatóknak sikerült a nanométeres mérettartományba tartozó, összetett csavarodó és görbülő alakzatokat létrehozni DNS-molekulákból. A kutatók nagy jövőt jósolnak találmányuknak a Science legújabb számában megjelent cikkükben.

A müncheni Műszaki Egyetem (Technische Universität München) és a Harvard Egyetem kutatói egy sor olyan kísérletet végeztek, amelyben origami-szerűen háromdimenziós alakzatokba hajtogatták a DNS-t. Még egy 50 nanométer (a nanométer a milliméter milliomod része) átmérőjű, strandlabda alakú, hálós szerkezetű tokot is sikerült létrehozniuk.

Nanokerekek és társaik

A kutatók célkitűzése az volt, hogy kiderítsék, lehetséges-e úgy programozni a DNS-t, hogy az ívelt vagy csavarodott alakokat vegyen fel, ráadásul csupán pár nanométeres átmérővel - magyarázza Hendrik Dietz biofizikus, a müncheni Műszaki Egyetem professzora. A kísérletekben részt vett a Harvard Egyetem két kutatója, William Shih és Shawn Douglas is. A próbálkozások sikerrel jártak, és a kutatók most már sokféle nanométeres nagyságrendű, háromdimenziós "gépalkatrészt" tudnak készíteni, például kerekeket vagy görbe csöveket, illetve tokokat. Ezeket az alkatrészeket a későbbiekben nagyobb, összetettebb és működőképes eszközökké is össze lehetne állítani.

Rendering in Autodesk Maya by Hendrik Dietz

Csavart és hajlított DNS-nanoszerkezetek számítógépes modelljei. Minden henger egy DNS kettős spirált képvisel. A hajlított részeket piros szín jelöli

A DNS két szempontból is előnyös anyag a nanométeres nagyságrendű szerkezetekhez: nemcsak szívós és hajlékony, de programozható is. A szerkezetek előállításához a kutatók a programozott önszerveződést és a bázispárok célzott beépítését, illetve kihagyását alkalmazták. Az első módszerrel megszabott méretű, összekapcsolódó kettősspirál-kötegeket hoztak létre. A bázispárok betoldása, illetve kihagyása pedig kialakította a kívánt csavart vagy görbületet. Azt is meg lehetett határozni, hogy jobbra vagy balra csavarodjon-e az alakzat. A kutatók arról is beszámoltak, hogy pontosan tudták szabályozni a görbületek sugarát és a görbült alakzatok hajlásszögét. Egészen szoros, 6 nanométeres sugarú görbületet is sikerült előállítaniuk.

A DNS-hajlítás gyakorlati haszna

A kutatók azt remélik, hogy a nanométeres nagyságrendű eszközöket a jövőben fel lehet használni a gyógyszerek eljuttatására a test megfelelő pontjaira, szövetek felépítésére vagy akár egyes fehérjék különálló tanulmányozására. A fölfedezések új lehetőséget nyithatnak meg a nanotechnológia előtt: a szakemberek ezentúl képesek lesznek ívelt nanotárgyakat előállítani. Hogy érzékeljük ennek jelentőségét, képzeljük el, milyen hatalmas problémát jelentene a makrovilágban, ha nem tudnánk hajlított tárgyakat előállítani. Nem lenne például kerekünk, boltívünk, horgunk.

Nanomedicina

A nanomedicina meglehetősen új tudományág, mely a legújabb nanotechnológiai vívmányokat próbálja az orvoslás szolgálatába állítani. A nanotechnológia az anyag megmunkálása, eszközök létrehozása nanométeres nagyságrendben (10-9 m). A nanomedicina tulajdonképpen az amerikai nemzet egészségügyi intézet (National Institutes of Health) kezdeményezéséből született 2005-ben, amikor kitűzték azt a célt, hogy öt év alatt legalább négy nanomedicina-központot állítanak föl. Egy évvel később már több mint száz nano-gyógyszer, illetve orvosi módszer állt fejlesztés alatt.

Jelenleg úgy fest, hogy a nanotechnológiát az orvostudomány főként új képalkotó eljárások és gyógyszeradagolási technikák fejlesztésében használhatja föl. Ez az irányvonal érvényesül az onkológiában is, ahol a daganatos betegségek korai felfedezésének elősegítését, illetve a kifejezetten toxikus tumorellenes szerek megfelelő helyre történő transzportját remélik a korszerű nano-módszerektől. Ezek alapja az, hogy a nanorészecskék felületére olyan molekulák erősíthetők, melyek feldúsítják azokat a célpont-szövetben. Természetesen ezen kívül más lehetőségek is rejlenek ezen parányi részecskékben, melyek a technológia további fejlődésével újabb diagnosztikai és terápiás eljárások kifejlesztését tehetik lehetővé.


Forrás: Science/AAAS



KAPCSOLÓDÓ CIKK