Sebuah tim ilmuwan dari Jerman dan China membagikan hasil eksperimen yang luar biasa. Para ilmuwan telah menciptakan nanobot DNA, yang hanya terdiri dari satu molekul, dan meluncurkannya ke dalam labirin dua dimensi, yang dirancang berdasarkan prinsip origami. Yang disebut navigator DNA berhasil menemukan jalan keluar.
Ingatlah bahwa teknologi origami DNA memungkinkan Anda membuat berbagai struktur dari untaian DNA. Hal ini dimungkinkan karena fakta bahwa molekul DNA panjang terdiri dari nukleotida yang membentuk pasangan: adenin dengan timin, sitosin dengan guanin. Dengan menentukan urutan nukleotida dalam rantai, Anda dapat mencapai bahwa nukleotida akan terlipat dan terikat di tempat yang tepat dan pada sudut yang tepat. Dengan cara ini, Anda dapat membuat struktur dalam jumlah tak terbatas.
Dalam kasus ini, tim yang dipimpin oleh Friedrich Simmel dari Technical University of Munich dan Chunhai Fan dari Chinese Academy of Sciences menggunakan teknologi origami DNA untuk membuat labirin yang menyerupai grafik pohon matematika. Dalam hal ini, "bagian" labirin memiliki apa yang disebut stapel DNA, yang dapat dilampirkan oleh molekul lain. Pada saat yang sama, area tanpa "petunjuk" berfungsi sebagai "dinding".
Dinyatakan bahwa labirin yang dihasilkan secara struktural setara dengan pohon berakar sepuluh titik (diagram ditunjukkan di bawah). Ini berisi satu pintu masuk dan satu pintu keluar.
Labirin secara struktural setara dengan pohon berakar sepuluh simpul. Vertex A menandai pintu masuk. Rute yang memungkinkan ditandai dengan warna merah, tetapi hanya satu (di sebelah kanan) yang benar. Ilustrasi oleh Bahan Alam.
Penulis karya menjelaskan bahwa perangkat kecil yang mereka buat disebut DNA walker. Ini bergerak melalui reaksi berantai hibridisasi DNA (kombinasi asam nukleat untai tunggal yang sesuai menjadi satu molekul).
Menurutnya, mekanisme seperti itu memberikan kemampuan untuk berbelok di lorong labirin. Akibatnya, jika beberapa nanobot DNA diluncurkan ke dalam struktur seperti itu, masing-masing akan dapat menjelajahi salah satu rute yang mungkin secara independen, yang akan memberikan penelusuran kedalaman pertama paralel (ini adalah salah satu metode untuk melintasi grafik).
Video promosi:
Untuk membantu DNA nanobot memilih satu-satunya jalur yang benar dari banyak pilihan, para ilmuwan secara kimiawi memodifikasi bagian atas grafik pohon yang mewakili jalan keluar.
Untuk membantu DNA nanobot memilih jalur yang benar dari berbagai pilihan, para ilmuwan secara kimiawi memodifikasi jalan keluar dari labirin. Ilustrasi oleh Bahan Alam.
Selama percobaan, para spesialis mengamati pergerakan navigator DNA menggunakan mikroskop gaya atom pemindaian dan mikroskop resolusi sangat tinggi. Metode pertama memungkinkan untuk melacak rute beraspal dan area yang belum dikunjungi oleh DNA walker. Metode kedua memberikan visualisasi fluoresen dari rute dengan resolusi skala nano.
Para peneliti yakin bahwa pengembangan semacam ini akan membantu memperluas peluang di bidang nanoteknologi, perakitan mandiri biomolekuler, dan kecerdasan buatan. Navigator DNA semacam itu dapat digunakan untuk menyimpan dan mengirimkan informasi, serta dalam pengobatan, untuk diagnosis dan pengobatan berbagai penyakit, termasuk onkologi.
Karya ini dijelaskan lebih detail dalam artikel yang diterbitkan di jurnal Nature Materials.
Yulia Vorobyova
