Mail.RuПочтаМой МирОдноклассникиИгрыЗнакомстваНовостиПоискВсе проекты
13 июля 2016, источник: N + 1

«Звездную ночь» Ван Гога воссоздали с помощью ДНК-оригами

Химики из Калифорнийского технологического института воспроизвели картину «Звездная ночь», используя ДНК-оригами.

Источник: Caltech

Для этого ученые разработали технологию, позволяющую размещать на поверхности фотонных кристаллов заранее определенные количества люминофоров. Молекулы ДНК в ней играют роль адаптеров, на которых крепились молекулы красителей. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает Gizmodo.

ДНК-оригами — техника, позволяющая создавать из длинных молекул ДНК нанообъекты с запрограммированными свойствами: формой и расположением функциональных участков. В ее основе лежит принцип комплементарности, описывающий строение двухцепочечной ДНК. Эти биомолекулы — длинные нити, на которых располагается четыре типа «бусин», азотистых оснований, — аденин, гуанин, цитозин и тимин. В двойной спирали напротив аденина может быть только тимин, а напротив гуанина — только цитозин.

Зная расположение оснований в одноцепочечной молекуле ДНК можно подобрать для нее набор коротких «скрепок», которые заставят цепочку компактно сложиться, например, в плоский лист. Как отмечает создатель технологии, Пол Ротмунд из Калтеха, на разработку и синтез этих «скрепок» уходит около двух недель, а сам процесс создания оригами занимает несколько часов, после смешивания компонентов в растворе. Десять лет назад химик из кольцевой молекулы ДНК бактериофага М13 создал несколько простых геометрических форм — треугольников, звезд, прямоугольников и смайликов.

Зависимость свечения люминофоров от места их крепления — важный эффект, позволяющий изучить внутреннюю зонную структуру фотонного кристалла, и, в частности, наглядно показать локальную плотность состояний в нем. Авторы отмечают, что благодаря этой технике можно будет исследовать необычное явление — сверхизлучение (подробнее о нем можно почитать в этой новости о его антиподе, субизлучении). Это процесс, в результате которого большое количество светоизлучающих объектов (люминофоров или возбужденных атомов) могут синхронизировать испускание фотонов. Ученые сравнивают его со спонтанной синхронизацией нескольких метрономов, стоящих рядом. Хотя теоретически сверхизлучение было описано 55 лет назад, существует немного его экспериментальных проверок.

Техника ДНК-оригами находит применение в различных областях, начиная от материаловедения и заканчивая медициной. Так, с помощью этой техники удалось преодолеть лекарственную устойчивость рака крови. ДНК-оригами использовали для создания манипулятора, сближающего и удаляющего между собой молекулы на заданное расстояние с точностью до 0,4 ангстрем, а также специальных контейнеров и ножниц. Технология позволяет создавать и трехмерные объекты, например, химики из Университета Аризоны сложили из ДНК курносый куб.

Владимир Королёв