(Phys.org) – Forskare har skapat en ny typ av molekylär motor gjord av DNA och demonstrerat dess potential genom att använda den för att transportera en nanopartikel längs längden av ett kolnanorör.

Designen inspirerades av naturliga biologiska motorer som har utvecklats för att utföra specifika uppgifter som är kritiska för cellers funktion, sa Jong Hyun Choi, en biträdande professor vid Purdue University i maskinteknik.

Medan biologiska motorer är gjorda av protein, forskare försöker skapa syntetiska motorer baserade på DNA, det genetiska materialet i celler som består av en sekvens av fyra kemiska baser:adenin, guanin, cytosin och tymin. De syntetiska motorernas gångmekanism är mycket långsammare än rörligheten hos naturliga motorer. Dock, de naturliga motorerna kan inte kontrolleras, och de fungerar inte utanför sin naturliga miljö, DNA-baserade motorer är mer stabila och kan slås på och av, sa Choi.

"Vi är i mycket tidiga skeden av att utveckla den här typen av syntetiska molekylära motorer, " han sa.

Nya rön presenterades i en forskningsartikel som publicerades denna månad i tidskriften Naturens nanoteknik .

Under kommande decennier, sådana molekylära motorer kan hitta användningsområden för läkemedelstillförsel, tillverkning och kemisk bearbetning.

Den nya motorn har en kärna och två armar gjorda av DNA, en ovanför och en under kärnan. När den rör sig längs ett spår av kol-nanorör, skördar den kontinuerligt energi från RNA-strängar, molekyler som är avgörande för en mängd olika roller i levande celler och virus.

De Naturens nanoteknik uppsatsen skrevs av doktorander Tae-Gon Cha, Jing Pan och Haorong Chen; tidigare student Janette Salgado; doktorand Xiang Li; Chengde Mao, en professor i kemi; och Choi.

"Våra motorer utvinner kemisk energi från RNA-molekyler dekorerade på nanorören och använder den energin för att driva autonom promenad längs kolnanorörsspåret, " sa Choi.

Kärnan är gjord av ett enzym som klyver bort en del av en RNA-sträng. Efter klyvning, den övre DNA-armen rör sig framåt, bindning med nästa RNA-sträng, och sedan följer resten av DNA:t. Processen upprepas tills du når slutet av nanorörsspåret.

Forskare använde motorn för att flytta nanopartiklar av kadmiumdisulfid längs längden av ett nanorör. Nanopartikeln är cirka 4 nanometer i diameter.

Forskarna kombinerade två fluorescerande bildsystem för att dokumentera motorns rörelse, en i det synliga spektrumet och den andra i det nära-infraröda området. Nanopartikeln är fluorescerande i synligt ljus och nanorören är fluorescerande i det nära-infraröda.

Motorn tog cirka 20 timmar att nå slutet av nanoröret, som var flera mikrometer lång, men processen kan påskyndas genom att ändra temperatur och pH, ett mått på surhet.