För att en maskin ska kunna utföra arbete, den behöver delar som rör sig i förhållande till varandra. Detta gäller även för nanoskala -maskiner. Tyska forskare har nu använt DNA -molekyler för att göra en nanoskala -komponent som gör det möjligt för två enskilda delar att röra sig relativt varandra. Som rapporterats i tidningen Angewandte Chemie , denna komponent kan användas som ett molekylärt styrlager och kan utgöra grunden för mer komplexa system.
DNA är ett utmärkt material för nanoskala:Det bildar en mycket stabil ram och ytterligare komponenter kan fästas på valfri plats genom att ta bort en sträng för användning som en fästplats. Tillägg av funktionella grupper är inte heller något problem. Det är således möjligt att bygga komplexa system från DNA -molekyler.
Teamet som leds av Michael Famulok vid universitetet i Bonn har valt att bygga sina rörliga komponenter som rotaxaner. Dessa är en klass av molekyler där en eller flera molekylära ringar "gängas" på en axel. De kan röra sig fritt längs och runt axeln och hindras från att glida av med "stoppare". Om själva DNA -ringarna är bundna till slutet av en axel, ringarna kan träs på en andra axel och vice versa. I detta fall, proppen består av två inbördes sammanflätade DNA -ringar med en sfärisk form. Efter att ha fäst proppar på axlarnas fria ändar, forskarna fick två sammanvävda, hantelformade strukturer som kan röra sig fritt längs axlarna. Detta gör att de två hantlarna kan skjutas mot varandra linjärt längs axlarna. Daisy -kedjor bildas på ett liknande sätt, så dessa speciella rotaxaner är också kända som daisy chain rotaxaner.
Hur trådar forskarna ihop de två DNA -molekylerna? För att uppnå detta, Famulok och hans medarbetare vände sig till specifik basparning. Både i mitten av axlarna och på ett ställe på kanten av ringen, de lämnade ett "gap" av enkelsträngat DNA. Sekvenserna för dessa enkla strängar kompletterar varandra. När de enkelsträngade områdena i ringen och axeln kommer i kontakt med varandra, de binder till varandra, "limning" ringarna och axlarna i två molekyler tillsammans. Om kort, enstaka DNA -strängar som kompletterar dessa regioner tillsätts sedan, denna "stickpunkt" mellan axeln och ringen frigörs, låta ringen glida längs axeln.
Detta resulterar i en rörlig struktur som kan fungera som ett molekylärt glidlager eller överföring för nanomaskiner. Fler nanoskopiska maskinkomponenter bör följa. Forskarna kan tänka sig en hel serie nya komponenter baserade på mekaniskt bunden dubbelsträngat DNA.
