Разработването на програмируеми молекулярни машини се приближава все повече. Изследователи от Техническия университет на Мюнхен (TUM) вече създадоха изключително надежден и стабилен ДНК превключвател. Той може да се управлява електрически и да се използва за регулиране на молекулярни функции. Наноразмерният превключвател остана функционален в продължение на няколкостотин хиляди цикъла на превключване.
Превключвателят се основава на ДНК оригами, при което ДНК нишки се нагъват в прецизно определени наноразмерни компоненти. С помощта на тази техника екипът създаде ДНК превключвател с две стабилни позиции. Кратък електрически импулс е достатъчен, за да премести структурата от едната позиция в другата в рамките на милисекунди. След това тя остава в новата си позиция без допълнителен разход на енергия.
Това е важна стъпка в развитието на молекулярните машини. Такива системи трябва не само да се превключват контролирано, но и да работят надеждно през продължителни периоди от време. Именно това демонстрира новият превключвател: в експериментите отделни устройства останаха стабилни в продължение на часове, издържайки над 200 000 цикъла на превключване, а при допълнителна конфигурация показаха стабилно поведение дори след около един милион задействания.
Вече демонстрирани две възможни приложения
„С нашия дизайн успяхме да покажем, че базиран на ДНК превключвател може не само да се управлява бързо и прецизно, но е и изключително дълготраен“, казва проф. Фридрих Зимел, професор по физика на синтетичните биологични системи в Природонаучния факултет на TUM. „Това прави по-реалистично използването на базирани на ДНК компоненти като функционални елементи на бъдещи молекулярни машини.“
Изследователският екип вече е тествал две възможни приложения. При една от експерименталните конфигурации превключвателят е свързан със златни наностерженчета. По този начин оптичен сигнал може да бъде включван и изключван в зависимост от позицията на превключвателя. При втори експеримент екипът използва превключвателя, за да разкрива или прикрива редуващо се място за свързване на други ДНК нишки. Това позволи да се контролира скоростта на този процес на свързване.
Така изследването прави повече от това да представи един-единствен нов наноразмерен компонент. То също така осигурява основа за систематично изследване на дълготрайността, износването и потенциалните режими на отказ на молекулярните превключватели. Първият автор Флориан Ротшер казва: „В бъдеще такива електрически управляеми ДНК системи биха могли да представляват интерес за молекулна обработка на информация, за оптични наноустройства и за целенасочен контрол на химични реакции.“
Експериментите са проведени при контролирани лабораторни условия и в специализирани измервателни конфигурации. Резултатите показват, че концепцията работи надеждно при тези условия. Необходими са обаче допълнителни стъпки в разработването, преди да станат възможни потенциални технически приложения извън подобни лабораторни среди.
Публикация: Rothscher et al.: A high-endurance DNA origami snap-through switch for functional nanoscale control. Science Robotics, 24 юни 2026 г. DOI: 10.1126/scirobotics.aec7796
Източник: Technical University of Munich (TUM)
Прочетете още:
Учени изобретиха първия функционален полупроводник от графен
Изследване на MIT разкрива, че големите езикови модели разсъждават по начин, подобен на човешкия мозък
Роботите на TUM започват битка с морските отпадъци
Китайски инженери се научиха да моделират мащабни квантови процеси на класически компютри
Най-важното от първия ден на Световния мобилен конгрес в Барселона
Lenovo представи първия по рода си протопип на лаптоп с прозрачен дисплей
OpenAI и Microsoft работят върху суперкомпютър с AI за 100 млрд. долара
Tesla ще представи роботизираните си таксита на 8 август
Sony ULT Wear – ново поколение безжични слушалки с ANC и впечатляващ дизайн (Ревю)
В България бе открита Първата международна олимпиада по изкуствен интелект