В миллион раз тоньше волоса — ученые создают самые тонкие герметичные трубки в мире

Полноценная сеть таких трубок, которые имеют сечение всего в 7 микрон сможет доставлять лекарства к органам без вреда для организма — и это только начало!

В миллион раз тоньше волоса — ученые создают самые тонкие герметичные трубки в мире

Работая с микроскопическими трубами, толщина которых составляет всего миллионную часть толщины человеческого волоса, исследователи из Университета Джона Хопкинса разработали метод защиты этих мельчайших трубопроводов даже от самых незначительных утечек.

Герметичная труба, построенная из самособирающихся, самовосстанавливающихся нанотрубок, которые могут соединяться с различными биоструктурами, является огромным шагом на пути к созданию сети нанотрубок, которая однажды сможет доставлять специализированные лекарства, белки и молекулы к определенным клеткам человеческого тела. Высокоточные измерения были недавно описаны в журнале Science Advances.

Для првоедения тестов ученые использовали трубки длиной в несколько микрон, или размером примерно с пылинку, и диаметром семь нанометров, или примерно в два миллиона раз меньше, чем толщина антенны муравья.

Герметичный трубопровод, изготовленный из нанотрубок, которые самособираются, самовосстанавливаются и могут соединяться с различными биоструктурами. Это видео показывает, как эти нанотрубки "шевелятся".

Технология основана на существующем методе, который перепрофилирует фрагменты ДНК в качестве строительных блоков для роста и восстановления трубок, позволяя им искать и соединяться с определенными структурами.

Подобные структуры были созданы в более ранних экспериментах для создания меньших структур, известных как нанопоры. Эти конструкции сосредоточены на способности нанопор ДНК регулировать транспорт молекул через выращенные в лаборатории липидные мембраны, которые напоминают клеточные мембраны.

Однако если нанотрубки подобны трубам, то нанопоры подобны коротким трубным фитингам, которые сами по себе не могут добраться до других труб, резервуаров или оборудования. Для решения подобных проблем команда Шульмана специализируется на биотехнологии.

Построение длинной трубки из поры может позволить молекулам не только пересекать поры мембраны, удерживающей молекулы внутри камеры или клетки, но и направлять их туда, куда они попадают после выхода из клетки. Ученые смогли построить трубки, отходящие от пор гораздо длиннее, чем те, которые были построены раньше, что могло приблизить транспорт молекул по "магистралям" нанотрубок к реальности.

Нанотрубки формируются из нитей ДНК, переплетенных между разными двойными спиралями. В их конструкциях есть небольшие щели, как в китайских ловушках для пальцев. Из-за чрезвычайно малых размеров ученые не смогли проверить, могут ли трубки транспортировать молекулы на большие расстояния без утечек или могут ли молекулы проскальзывать через щели в их стенках.

Йи Ли, докторант кафедры химической и биомолекулярной инженерии Университета Джона Хопкинса, который руководил исследованием, провел нано-эквивалент закрытия трубы и открытия крана, чтобы убедиться, что вода не вытекает. Йи закрыл концы пробирок специальными "пробками" из ДНК и пропустил через них раствор флуоресцентных молекул, чтобы отслеживать утечки и скорость притока.

Точно измерив форму трубок, то, как их биомолекулы соединяются с определенными нанопорами и как быстро течет флуоресцентный раствор, команда продемонстрировала, как трубки перемещают молекулы в крошечные, выращенные в лаборатории мешочки, напоминающие клеточную мембрану. Светящиеся молекулы скользили, как вода по желобу.

Нанотрубки ДНК могут помочь ученым лучше понять, как нейроны взаимодействуют друг с другом. Исследователи также могут использовать их для изучения таких заболеваний, как рак, и функций более чем 200 типов клеток организма.

Далее команда проведет дополнительные исследования с синтетическими и реальными клетками, а также с разными типами молекул.

Читайте также

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck