اخبار

ساخت موتورهای کوچک با نانو ساختارهای پروتئینی

با همکاری دانشمندانی از ایالات متحده، دانشمندان دانشگاه بون و موسسه پژوهشی سزار در بون، با استفاده از نانوساختارها، یک دستگاه کوچک ساخته‌اند که موتوری دوار را تشکیل می‌ دهد و می‌ تواند در جهت خاصی حرکت کند. 

این پژوهشگران از ساختارهای دایره‌ ای از DNA الگو گرفته‌ اند. 

 نتایج این تحقیقات در مجله Nature Nanotechnology منتشر خواهد شد.

 دستگاه نانویی شامل ساختارهای پیچیده‌ ای از پروتئین‌ ها و اسیدهای نوکلئیک است که با انرژی شیمیایی تغذیه می‌ شود و می‌ تواند حرکات هدفمندی انجام دهد.

نحوه کار و طراحی نانو موتور

این اصل از طبیعت شناخته شده است: به عنوان مثال، باکتری‌ها با استفاده از فلگلیم خود را به جلو حرکت می‌دهند. 

تیم دانشگاه بون، موسسه پژوهشی سزار در بون و دانشگاه میشیگان (ایالات متحده آمریکا) از ساختارهای ساخته شده از نانو حلقه‌ های DNA استفاده کردند. دو حلقه مشابه یک زنجیر را تشکیل می‌دهند. 

"یکی از حلقه‌ها عملکرد یک چرخ را انجام می‌دهد، دیگری با استفاده از انرژی شیمیایی آن را متحرک می‌کند"، به گفته پروفسور مایکل فامولوک از موسسه علوم تغذیه‌ای و پزشکی (LIMES) دانشگاه بون این وسیله نانویی فقط حدود 30 نانومتر (میلیونیم میلیمتر) اندازه دارد. 

پروتئین "T7 RNA پلیمراز" به عنوان "سوخت" ارائه شده است. این آنزیم با اتصال به حلقه‌ای که به عنوان موتور عمل می‌کند، یک رشته RNA را بر اساس توالی DNA ترکیب می‌کند و از انرژی شیمیایی آزاد شده در این فرآیند برای حرکت چرخ DNA استفاده می‌کند. "همانطور که چرخش پیش می‌رود، رشته RNA مانند یک نخ از RNA پلیمراز رشد می‌کند"، دکتر ژولیان والرو، نویسنده مسئول تیم فامولوک گزارش می‌دهد .

 پژوهشگران از این رشته RNA بزرگ شونده، که به عنوان محصول ضایعاتی از موتور بیرون می‌ زند، برای نگه داشتن وسیله نانویی روی مسیر خود با استفاده از نشانگرها روی مسیر نانو لوله DNA استفاده کردند. طول مسیر تست 240 نانومتر بود و این دستگاه تک چرخی از طریق این رشته بیش از 240 نانومتر را در مسیر تست خود پوشش داد. "این اولین تلاش بود"، فامولوک می‌گوید "می‌توان مسیر را به دلخواه گسترش داد." 

ابعاد نانو موتور و گسترش عملکرد

در مرحله بعدی، پژوهشگران نه تنها قصد گسترش طول مسیر را دارند، بلکه نقاط تقاطع داخل دستگاه نانویی را به چالش می‌ کشانند تا دستگاه بتواند تصمیم بگیرد کدام راه را برای حرکت انتخاب کند. 

"ما می‌توانیم از روش‌های خود استفاده کنیم تا مسیر را مشخص کنیم که دستگاه باید چه راهی را برای حرکت انتخاب کند"، به گفته والرو با نگاه به آینده. 

البته، دانشمندان نمی‌توانند با چشم غیر مسلح دستگاه نانویی را در حال انجام کار ببینند. با استفاده از میکروسکوپ اتمی که ساختار سطح دستگاه نانویی را اسکن می‌کرد، دانشمندان قادر بودند حلقه‌های DNA همراه با یکدیگر را مشاهده کنند. 

علاوه بر این، تیم از نشانگرهای فلورسنت برای نشان دادن این که "چرخ" دستگاه در حال دوران است، استفاده کردند. نشانگرهای "راهنمایی" فلورسنت از طریق مسیر نانو-لوله روشن شدند به محضی که دستگاه نانویی از کنار آن‌ها عبور کرد. 

بر اساس این، سرعت دستگاه نیز محاسبه شد: یک دور چرخ حدود ده دقیقه طول می‌کشید. این کار به هرحال به مرحله بزرگی برای پژوهشگران تبدیل شده است.