Группа международных ученых под руководством Боннского университета совершила революционное открытие в области нанотехнологий. Они разработали новый тип наномотора, который приводится в движение уникальным механизмом и способен совершать пульсирующие движения. Теперь исследователи планируют интегрировать этот наномотор в сложные машины в качестве привода. Результаты исследования опубликованы в престижном журнале Nature Nanotechnology.
Функции и аналогии наномотора
Новый наномотор имеет сходство с тренажером для кистей рук, используемым для укрепления силы хвата. Однако размеры этого наномотора примерно в миллион раз меньше. Он состоит из двух рукояток, соединенных пружиной в V-образную конструкцию.
В тренажере рукоятки сжимаются вместе с сопротивлением пружины. При ослаблении захвата пружина возвращает рукоятки в исходное положение. Наномотор работает по аналогичному принципу, но вместо сжатия рукояток происходит их оттягивание.
Использование существующего механизма
Исследователи использовали механизм, присутствующий в каждой клетке и имеющий решающее значение для функционирования растений и животных. Внутри каждой клетки существует библиотека, содержащая чертежи различных типов белков, необходимых для функционирования клеток. Когда клетке необходимо произвести определенный белок, она заказывает копию соответствующего чертежа. Эта копия создается РНК-полимеразами.
Наномотор использует РНК-полимеразу, которая стягивает и разжимает две рукоятки, создавая пульсирующие движения. Прикрепляя РНК-полимеразу к одной ручке и натягивая нить ДНК между ручками, полимераза побуквенно копирует информацию на нити ДНК. По мере продвижения по нити не транскрибируемый участок становится меньше, в результате чего вторая ручка притягивается к первой и сжимает пружину.
Цикл работы двигателя
Нить ДНК между ручками содержит на своем конце терминирующую последовательность. Когда полимераза достигает этой последовательности, она освобождает нить ДНК, позволяя пружине расслабиться и раздвинуть ручки. При этом стартовая последовательность нити оказывается рядом с полимеразой, что инициирует новый процесс транскрипции. Затем цикл повторяется, создавая пульсирующее действие.
Питание наномотора с помощью алфавитного супа
Для питания наномотора используется "алфавитный суп". Он состоит из различных нуклеотидов, которые являются строительными блоками ДНК и РНК. Обеспечивая необходимые нуклеотиды, наномотор может продолжать свои пульсирующие движения.
Последствия и будущие применения
Разработка этого наномотора открывает широкие возможности в различных областях, включая медицину и технологию. Доктор Михаэль Фамулок, профессор Боннского университета, поясняет: "Этот наномотор может быть интегрирован в сложные машины, обеспечивая новый уровень точности и контроля". Используя потенциал наномотора в сложных машинах, можно обеспечить новый уровень точности и контроля".
Доктор Матиас Центола, сотрудник исследовательской группы профессора Фамулока, подчеркивая значение этого открытия, заявил: "Наш наномотор представляет собой большой прорыв в области нанотехнологий. Его уникальный механизм и пульсирующие движения открывают путь к инновационным применениям в различных научных дисциплинах".
