Группа физиков из Великобритании сконструировала молекулярного робота, который может быть запрограммирован на передвижения в любую сторону вдоль следа. До сих пор на практике не создавалось ничего подобного: все, чего можно было добиться, – это прямолинейное перемещение. Наноробот мог бы найти применение в различных сферах нанотехнологий, например, при создании молекулярных машин следующего поколения для транспортировки лекарств.

С развитием технологий характерные размеры устройств становятся все меньше, и наступает момент, когда они сокращаются до одной или нескольких молекул. На данный момент существует несколько направлений развития таких компонент, границы между которыми сильно размыты. Различные научные группы занимаются устройствами, обрабатывающими информацию, компонентами электронных схем или молекулярными механическими устройствами, способными перемещаться в пространстве.

Рис. 1. Графическое изображение принципов программирования перемещений созданного молекулярного робота.

Не так давно исследователи сообщили о создании первого молекулярного двигателя, способного перемещаться в одном единственном направлении (в отличие от обычных молекул, движущихся беспорядочно). Конструкция представляла собой молекулу, снабженную двумя «ногами», осуществляющими перемещение всего тела вдоль некой траектории. Этот двигатель уже сам по себе стал прорывом, т.к. было достаточно сложно скоординировать движение двух «ног» молекулярной машины, чтобы они перемещались синхронизировано вдоль прямолинейного пути.

Но теперь команда ученых из University of Oxford (Великобритания) сделала следующий шаг: создала молекулярного наноробота, способного перемещаться вдоль любого разветвленного следа (выбирать один путь из древовидной структуры путей). Подробные результаты исследовательской работы приведены в статье в журнале Nano Letters. В отличие от предыдущих устройств, созданный молекулярный робот имеет только одну ногу, сформированную из синтетической молекулы ДНК и зафиксированную на наноразмерном треке, в основе которого лежит двухспиральная ДНК. К слову, все компоненты молекулярной машины и трека являются самособирающимися, что облегчает их практическую реализацию.

Перемещение наноробота вдоль молекулярного трека древовидной структуры основано на механизме химических связей фрагментов молекул ДНК. Молекулярная машина делает крошечные «шаги» за счет того, что единственная «нога» наноробота перезакрепляется в новой точке трека (двухспиральной молекулы ДНК). Этот механизм позволяет точно выбирать направление, в котором будет перемещаться наноробот (грубо говоря, программировать его перемещение).

В ближайшее время группа планирует провести серию экспериментов по перемещению молекулярной машины вдоль длинного ветвистого пути. Кроме того, учёные намерены далее развивать свое творение. По мнению исследовательской группы, первая область, где подобные молекулярные машины могут найти применение, – это транспортировка лекарств к пораженным клеткам организма, например, при лечении раковых опухолей.