Комп’ютерна програма створила з ДНК крихітні вази та чаші

Вчені з Університету Дьюка та Університету штату Арізона розробили комп’ютерну програму DNAxiS, що створює з молекул ДНК крихітні тривимірні вази та чаші. Ці результати демонструють можливості нового програмного забезпечення з відкритим вихідним кодом, яке допоможе формувати 3D-структури набагато швидше, ніж це вдавалося робити фахівцям вручну, на що йшли роки. Висновки роботи опубліковані у журналі Science Advances.

Уточнюється, що розробка дозволяє перетворювати малюнки або цифрові моделі на об’ємні структури з ниткоподібних молекул ДНК, наприклад нановази, чаші, порожнисті сфери та інші складніші фігури, інтегровані одна в одну. Кожен об’єкт має не більше 0,0000051 см у поперечному перерізі. Це означає, що близько 50 тисяч таких форм може розміститися на шпильковій головці.

Дослідникам і раніше вдавалося використовувати ДНК як будівельний матеріал. Першими 3D-формами були прості куби, піраміди, футбольні м’ячі, такі фігури, які мають рівні поверхні та можуть створюватися за блочним принципом. Однак виникали проблеми зі структурами, що мають вигнуті лінії, більш поширені у природі. Подолати їх вдалося за допомогою DNAxiS, що автоматично намотує довгу подвійну спіраль ДНК в кільця, які потім накладаються одна на одну, формуючи контури об’єкта. Щоб зробити структури міцнішими, команда вирішила зміцнити їх додатковими шарами.

Наприклад, при моделі грибоподібної форми комп’ютер видає список ниток ДНК, які будуть збиратися в потрібну конфігурацію. Вчені завантажують синтезовану основу в спеціальний відсік, а потім пристрій, нагріваючи та охолоджуючи суміш, за 12 годин створюючі необхідні наноструктури. На практиці це допоможе створювати крихітні капсули для доставки ліків або форми для лиття металевих частинок певної форми для сонячних батарей, медичної візуалізації.