Молекулы ДНК являются не только «строительными кирпичиками» различных форм жизни, в последнее время ученые все чаще используют ДНК в качестве исходного материала для создания различных наноразмерных молекулярных структур, которые могут использоваться в самых различных областях, включая биотехнологии, биоэлектронику и т.п. Но все структуры из ДНК, которые удавалось создавать ученым ранее, имели простые примитивные формы. Недавно группе ученых из Института биодизайна Университета Аризоны (Arizona State University’s Biodesign Institute) удалось разработать технологию, позволяющую буквально сплетать из ДНК структуры самых сложных форм. И в качестве демонстрации возможностей этой технологии ученые изготовили ряд сложных структур, снимки которых можно увидеть на представленных здесь изображениях.

В разработанной технологии молекулы ДНК не содержат никакой генетической информации. Они представляют собой конструкционный материал, способный сворачиваться заранее запрограммированным способом. Программирование заключается в том, что четыре основания ДНК — аденин, цитозин, гуанин и тимин, образуют сильные связи друг с другом в зависимости от того, как они разделены на пары вдоль двойной спирали ДНК. При соединении цепочек в двойную молекулу основания образуют только самые сильные связи и молекулы начинают изгибаться, заворачивать и принимать другие запрограммированные ранее формы.

«Предыдущие методы сборки структур из ДНК использовали технологию параллельного расположения одиночных нитей ДНК, в результате чего очень часто молекулы соединялись не совсем правильно и принимали совершенно произвольные формы» — рассказывает Хэо Ян (Hao Yan), один из исследователей, — «Наш новый метод предлагает точнейший контроль за процессом самосборки сложнейших форм ДНК в трехмерном пространстве».

Создаваемые при помощи старых методов структуры из ДНК имели простые регулярные формы с высоким уровнем симметрии. Но новая технология позволяет создавать ДНК совершенно произвольных форм, переплетая вместе до 10 нитей ДНК и создавая углы и пересечения, где заканчиваются одновременно все эти нити.

В большинстве случаев все структуры, созданные при помощи нового метода, имеют сложную форму и располагаются в двухмерной плоскости. Но возможности технологии простираются и на создание трехмерных объектов, а венцом творения ученых стал так называемый Архимедов кубооктаэдр, сложная полуправильная фигура, имеющая 12 вершин и 24 грани.

Исследователи полагают, что разработанная ими технология позволит создавать ДНК-структуры абсолютно любых форм. Кроме того, технология имеет даже некоторую избыточность, ведь вряд ли потребуется изготавливать столь сложные фигуры, в которых в одной вершине сходятся сразу 10 граней. И все это делается не ради продвижения нового вида наноискусства, эта технология может послужить основой для новых нанотехнологий, в которых из ДНК будут изготавливаться наноконвейеры, на которых будет осуществляться сборка более крупных молекулярных объектов и устройств.