Самособирающиеся наноструктуры на основе ДНК являются многообещающими строительными блоками для новых видов микро- и наноустройств для биомедицинских и экологических приложений. В настоящее время большое количество исследований сосредоточено на добавлении функциональности к таким структурам с целью расширения их универсальности.
Например, инженерные капсулы, называемые липосомами, которые имеют двухслойную липидную мембрану, уже успешно используются в качестве сенсоров, диагностических инструментов и систем доставки лекарств. Другая группа капсул, которые не имеют липидного бислоя, но вместо этого состоят из мембраны из коллоидных частиц, известных как эмульсия Пикеринга или коллоидосомы, также имеют потенциал для многих биотехнологически полезных применений.
Теперь исследовательская группа, возглавляемая биофизиком Масахиро Такиноуэ из Токийского технологического института, сообщает о новом типе эмульсии Пикеринга с добавленной функциональностью ионных каналов – достижении, которое открывает новые пути к созданию искусственных клеток и молекулярных роботов.
«Впервые мы продемонстрировали функцию ионного канала с использованием пористых наноструктур ДНК без наличия двухслойной липидной мембраны», – говорит Такиноуэ.
В конструкции команды использованы свойства самосборки нанопластинок ДНК-оригами. Полученные эмульсии Пикеринга стабилизируются за счет амфифильной природы нанопластин.
Один из самых захватывающих выводов исследования, объясняет Такиноуэ, заключается в том, что можно будет разработать системы, реагирующие на стимулы, – те, которые основаны на концепции переключения «открыто-закрыто». Такие системы в конечном итоге могут быть использованы для разработки искусственных нейронных сетей, имитирующих работу человеческого мозга.
«Кроме того, изменение формы нанопластинок ДНК в ответ на стимул может служить движущей силой для автономного передвижения, что может быть полезно для разработки молекулярных роботов», – говорит Такиноуэ.
Настоящее исследование подчеркивает сильные стороны команды в объединении нанотехнологий ДНК с перспективой, основанной на биофизике и физике мягкой материи.