1813
Матеріали майбутнього можуть рухатися не лише під дією електричного сигналу або зовнішнього магнітного поля. Дослідники створили систему, яка виробляє молекулярні двигуни просто всередині власної структури, а потім використовує їх для зміни форми. За роботу відповідають інструкції, закодовані в ДНК, хоча сам матеріал не складається з живих клітин.
Що вдалося з’ясувати
Основою експериментальної конструкції стали мікротрубочки — тонкі білкові нитки, що в живих клітинах формують частину внутрішнього каркаса. Науковці сформували з них щільний шар та додали систему синтезу білків, яка може працювати поза клітинами. Генетична програма змушувала цю суміш виробляти кінезин — білковий двигун, який рухається вздовж мікротрубочок, витрачаючи хімічну енергію.
Замість внесення готової порції двигунів дослідники дали матеріалу можливість поступово нарощувати їхню кількість. У міру виробництва кінезину нитки починали ковзати одна відносно одної, згинатися, збиратися в пучки та змінювати поверхню матеріалу. Так біохімічна реакція безпосередньо перетворювалася на механічний рух.
Що це означає
Час початку активності залежав від концентрації ДНК. За різних умов помітне переміщення розпочиналося приблизно через одну-чотири години. У деяких дослідах синтез білків згодом слабшав, але вже створені двигуни продовжували працювати за умови надходження хімічного палива.
Наступним кроком стало керування режимами руху. Дослідники ввели генетичні інструкції для білків, які з’єднують мікротрубочки або регулюють вироблення двигунів. Завдяки цьому система могла рухатися безперервно, сповільнюватися, тимчасово зупинятися чи демонструвати коливання. На форму деформацій впливала також геометрія поверхні, на якій лежав білковий шар.
Дослідження опубліковане в журналі Nature Materials. Автори розглядають технологію як основу для програмованих активних матеріалів, м’якої робототехніки та штучних клітиноподібних конструкцій. Проте це поки лабораторна платформа: вона не є самодостатнім живим організмом і не може працювати без заздалегідь доданих молекулярних компонентів та енергії. Головний прорив полягає у зв’язку між генетичною інструкцією і механічною поведінкою неживої речовини.
Джерело: https://ukrmedia.news/science-tech/material-sam-vyrobliaye-molekuliarni-dvyhuny/
