Сабина Канева оставила свой след в нанотехнологиях, исследуя двумерные материалы и нанопоры для биодетектирования. Несколько лет назад она достигла предела с последним. «С помощью твердых тел вы можете создавать нанопоры любого размера, но они будут медленно разрушаться, что делает их менее эффективными при обнаружении биомолекул», — говорит она. «Нанопоры, состоящие из белков, сохраняют свой чрезвычайно точный размер, но обычно слишком узки для транспортировки макромолекул, включая потенциальные лекарства».
Она решила также начать исследования в области ДНК-оригами, поскольку это предлагало множество возможных решений. «Мы хотели создать умные нанопоры с очень точным размером, который можно было бы регулировать в любой момент», — говорит она. «Это также позволяет порам различать молекулы в зависимости от размера. Это очень полезно для всех видов транспорта и сортировки, и этого невозможно достичь с помощью твердых материалов и белков».
ДНК-оригами
ДНК-оригами, представленное в 2006 году, представляет собой мощный и инновационный метод, который использует уникальные свойства ДНК для точного создания наноразмерных структур. «Основные методы создания любой одно-, двух- или трехмерной формы известны уже давно», — говорит Канева. «Недавний прорыв — добавление конкретной функциональности за счет очень точного соединения полезных компонентов. Рассмотрим, например, наночастицы, флуоресцентные красители, ферменты или антитела для молекулярного обнаружения».
Новый подход
Будучи доцентом кафедры точной и микросистемной инженерии, Канева имеет собственную группу из восьми исследователей. Особенностью их исследования ДНК-оригами является то, что они создают механически адаптируемые структуры, такие как вышеупомянутые механизмы движения и поры. Возможны и другие принципы работы машиностроения, такие как шарниры, пинцеты и роторы. Несмотря на то, что они вдохновлены повседневной механикой, они ведут себя совсем по-другому, когда они миниатюризированы и находятся в жидкой среде, где преобладает случайное движение молекул.
сотовая связь
Блестящий постдок уже реализовал нанопоры переменного размера как доказательство своей концепции. В конечном итоге их можно будет использовать для обнаружения и транспортировки биомолекул в зависимости от их размера, например, для адресной доставки лекарств. «Теперь мы измеряем, что пропускают поры, когда они открыты или закрыты, или имеют промежуточный размер. Мы также хотим разработать стратегии, позволяющие ускорить этот переход, который в настоящее время занимает всего несколько минут».
Переменные нанопоры также будут использоваться для решения огромной задачи по созданию синтетической клетки, важной темы исследований в Делфтском техническом университете. «Построенная с нуля из всех мертвых молекул, клетка должна иметь возможность расти, делиться, ощущать окружающую среду и адаптироваться к ней – все фундаментальные характеристики жизни», – говорит Канева. «Мы хотим использовать нанопоры в качестве каналов связи в клеточной стенке. Они должны впускать питательные вещества, выводить отходы и пропускать сигнальные молекулы».
Принцип работы заключается в том, что актуатор меняет форму, как только к нему присоединяется фрагмент опухолевой ДНК. «Мы прикрепляем флуоресцентные компоненты к приводам, чтобы можно было измерить малейшие изменения формы с помощью света. С точки зрения чувствительности мы ожидаем, что сможем обнаружить одну молекулу ДНК».
Оптимальная форма привода пока остается открытой. Это может быть пинцет, буква «X», трапеция — как угодно, главное, чтобы она могла принимать разные формы. Канева: «Это делает ДНК-оригами таким увлекательным. Ограничений немного, вы можете делать практически все, что захотите».
2024-02-20 07:07:27
1708414069
#Механически #адаптируемое #ДНКоригами #для #значительного #улучшения #биосенсорства
