Золоті ДНК-нанопровідники дозволять зібрати генетичні комп’ютери

Провівши вимірювання, вчені визначили, що золоті ДНК-нанопровідники здатні проводити електричний струм досить великий для їх розміру сили.

У деякому роді люди є складними живими комп’ютерами, що складаються з окремих клітин. Створення подібного штучного “живого” комп’ютера є поки лише предметом наукової фантастики, але деякі групи вчених, включаючи вчених з інституту Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Німеччина, вже досить давно працюють в даному напрямку. І не так давно групі, яку очолює Безу Тешоме (Bezu Teschome) і Артуром Ербе (Artur Erbe), вдалося знайти спосіб нанесення золотого покриття на нанопровідники, виготовлені з відрізків молекул ДНК. А в подальшому, використовуючи такі крихітні струмопровідні елементи, можна буде збирати найскладніші схеми генетичного комп’ютера, що складається з однієї або сплетення декількох довгих молекул ДНК.

“Головною перевагою використання ДНК є те, що при її допомоги можна швидко створювати дуже складні схеми на нанорозмірному рівні” – розповідає Артур Ербе. Створення складних схем є можливим завдяки технології, званої ДНК-орігамі, яка дозволяє створювати складні просторові структури шляхом контрольованого і програмованого процесу самоскладання. Дана технологія була розроблена вченими з США більш десятиліття тому і в ній використовується розплутати еталонна молекула ДНК, уздовж якої з набору коротких ділянок формується друга молекула.

Управління послідовністю збірки довгою молекули ДНК з коротких відрізків здійснюється шляхом додавання в розчин іонів певних хімічних елементів і регулювання температури розчину. Використати точний регулювання зазначених вище та інших параметрів процесу дозволяє створювати з ДНК двох-і тривимірні об’єкти будь-якої складної форми .

“В даному випадку ми створили з ДНК свого роду нанотрубки” – розповідає Безу Тешоме. Ці нанотрубки є зовсім крихітними, їх довжина не перевищує 30 нанометрів. Для порівняння, розмір червоної кров’яної клітини, еритроцита, становить 7000 нанометрів, а вірус Ебола має довжина 1500 нанометрів і ширину – 50 нанометрів.

Потім, за допомогою молекул певних хімічних сполук, вчені розташували вздовж нанотрубок золоті наночастинки, які були “зварені” один з одним за допомогою іонів золота. Цей етап роботи був досить простий через те, що золото дуже добре поєднується з молекулами багатьох органічних сполук, включаючи молекули ДНК. Але покриття ДНК золотом було рішенням половини проблеми. Набагато важче виявилося з’єднати все це з зовнішніми електродами, через які на отриманий нанопровідники можна подавати електричний струм.

За допомогою високоточної мікроскопа вчені визначили положення кінців нанопровідники. Використовуючи іншу технологію, вони підвели до кінців цього нанопровдніка електроди, розміри яких обчислюються десятками нанометрів. У процесі підключення до кінців нанопровідники шляхом осадження на них додаткового матеріалу ці електроди збільшилися в розмірі до мікронного масштабу, що у багато разів збільшило зручність підключення до них вимірювальної техніки.

Провівши вимірювання, вчені визначили, що золоті ДНК-нанопровідники здатні проводити електричний струм досить великий для їх розміру сили. А в майбутньому ці ж вчені збираються розробити технологію створення провідників зі складною структурою, що мають по кілька відгалужень, за допомогою яких можна буде з’єднувати велика кількість компонентів, виготовлених з тих же молекул ДНК .