science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Onderzoekers bouwen roterende apparaten op nanoschaal met behulp van nauwsluitende 3D-DNA-componenten (met video)

Ontwerp van een op DNA gebaseerd roterend apparaat. Krediet:(c) wetenschappelijke vooruitgang (2016). DOI:10.1126/sciadv.1501209

(Phys.org) - Een drietal onderzoekers van de Technische Universität München heeft een apparaat op nanoschaal gebouwd dat ooit als basis zou kunnen dienen voor een uiterst klein gemotoriseerd apparaat. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , het team beschrijft hoe ze hun apparaat hebben gebouwd, hoe het werkt, en waar ze van plan zijn om de nieuwe technologie te nemen.

Wetenschappers dromen van het bouwen van steeds kleinere gemotoriseerde apparaten die in het menselijk lichaam kunnen rondscharrelen en medicijnen leveren aan zieke delen, toxines voor tumoren of gewoon dienen als gezondheidsmonitors, maar helaas, dergelijke apparaten zijn nog niet tot wasdom gekomen, maar ze komen misschien dichterbij. In deze nieuwe poging het team in Duitsland heeft een apparaat gebouwd op basis van synthetische DNA-onderdelen - het bootst, iets, de activiteiten van flagella, de kleine armachtige aanhangsels die bacteriën gebruiken als peddels om zich te verplaatsen. Het is slechts 40 nanometer lang, maar bestaat uit drie hoofdonderdelen, een slinger die draait, een aslager en een container om de andere twee delen bij elkaar te houden.

Het heeft nog geen stroombron, dus het kan nog geen gemotoriseerd apparaat worden genoemd, in plaats daarvan, het kan bewegen vanwege thermische energie die botsende watermoleculen creëert die op hun beurt de slinger doen draaien - het team kan de richting van het apparaat ook nog niet bepalen, maar denken dat ze in de nabije toekomst misschien een oplossing hebben. Ze zijn van plan om ideeën te testen met behulp van laserwarmte, ionenstroom of zelfs chemische reacties om de slinger te laten draaien, en hopelijk zorgen voor het controleren van de richting. Als ze slagen, zou zo'n klein gemotoriseerd apparaat nuttig zijn in meer dan alleen medische toepassingen - het zou mogelijk ook kunnen worden gebruikt om chemische syntheses aan te sturen of om moleculen over barrières te pompen.

De montage van het roterende apparaat. Krediet:Philip Ketterer

Het kleine apparaat dat door het team is gebouwd, is het eerste voorbeeld van een biologisch geïnspireerde nanomachine die dynamisch motorachtig gedrag kan vertonen. Het vertegenwoordigt ook een stap voorwaarts in nanoarchitectuur:het apparaat is molecuul voor molecuul gebouwd en is misschien de eerste stap in de richting van de ontwikkeling van echte nanorobots. Ze merken ook op, dat na het bekijken van hun apparaat in actie, het is niet moeilijk om je voor te stellen dat dergelijke apparaten in mensen rondrijden, op een manier die erg lijkt op hoe bacteriën zich verplaatsen.

Een schematische animatie van het passieve roterende apparaat. Het lager rond de rotor wordt ook lichtjes rondgeschopt door watermoleculen, maar het is stevig aan het oppervlak bevestigd. (De watermoleculen waarmee de rotor rond wordt geschopt vanwege hun thermische energie worden niet expliciet getoond in de film.) Credit:Hendrik Dietz
Een schematische weergave van vrij diffuus roterend apparaat met verlengde krukhendel. Credit:Hendrik Dietz

© 2016 Fys.org