Uutiset

Kohti nanokoneita – tutkijat onnistuivat hallitsemaan DNA-rakennetta valon avulla

Valo sulkee ja avaa rakenteen ja säätelee myös liikkeen voimakkuutta. Menetelmän yksinkertaisuus on suuri etu sovelluksien kehittämisessä, esimerkiksi lääketieteessä.
DNA Hinge open without having light shone on it, and closing under illumination
DNA-liitos sulkeutuu valon vaikutuksesta. Kuva: Anton Kuzykin tutkimusryhmä, Aalto-yliopisto.

Nano- eli molekyylikone on keinotekoinen, yhden molekyylin muodostama itsejärjestäytynyt laite, joka ohjaa itse toimintaansa eli muodostaa itsekseen toimivia järjestelmiä. Tämä ominaisuus voisi olla merkittävä pehmeän robotiikan sovelluksissa. Esimerkiksi lääketieteessä nanokone voi auttaa viemään ja vapauttamaan syöpälääkkeitä juuri oikeassa paikassa kehoa.

Käytännön sovelluksiin on vielä pitkä matka, sillä tutkijat eivät ole pystyneet hallitsemaan nanokoneita riittävästi esimerkiksi komentojen avulla. Nyt Aalto-yliopiston ja israelilaisen Weizmann-instituutin tutkijat ovat kuitenkin onnistuneet luomaan synteettisen DNA-taitosrakenteen, joka avautuu ja sulkeutuu helposti hallittavalla tavalla. Hallittu laskostaminen on tärkeä askel matkalla kohti molekyylikoneiden valmistamista.

Tutkijat keskittyivät DNA-origamiin, joka on erityinen menetelmä DNA-nanorakenteiden luomiseen. Se kantaa geneettistä koodia ja kykenee kiertymään, laskostumaan ja omaksumaan monia eri muotoja.

”Nanotaitokset ovat liuoksessa, joka muuttuu happamammaksi valon loisteessa. Kun happamuus lisääntyy, taitoksiin muodostuu kemiallisia sidoksia, jotka liittävät niiden päät yhteen ja vetävät taitoksen kiinni. Kun valo sammutetaan, happamuus pienenee saaden päiden väliset sidokset rikkoontumaan, ja taitos avautuu jälleen”, kertoo Aallon tohtorikoulutettava Joonas Ryssy.

Tutkijat ympäri maailmaa ovat aiemminkin yrittäneet hallita DNA-rakenteita valolla, mutta valon kanssa reagoivan liuoksen yhdistäminen hapon kanssa reagoiviin DNA-makromolekyyleihin on poikkeuksellista. Valon käyttäminen DNA-origamin valmistamisessa on houkuttelevaa, koska sitä on helppo hallita myös etäältä. Tällöin järjestelmään ei kosketa fyysisesti, vaan siihen voidaan vaikuttaa esimerkiksi toisesta huoneesta käsin.

”Voimme hallita liikkeen voimakkuutta taitokseen kohdistetun valon määrällä. Jos emme halua sulkea liitosta kokonaan, emme kohdista siihen liikaa valoa. Valon ja samalla taitoksen hallittu, asteittainen säätely erottaa nanorakenteen muista”, kertoo Aalto-yliopiston professori Anton Kuzyk.

Sen lisäksi, että menetelmällä voidaan hallita taitoksen astetta, koe voidaan myös toistaa. Jos valo palautetaan, DNA-nanorakenne laskostuu uudelleen.

”Muissa samankaltaisissa valoon reagoivissa nanorakenteissa tarvitaan yksi valonlähde liitoksen sulkemiseen ja toinen valonlähde sen avaamiseen. Meidän järjestelmämme tarvitsee vain yhden valonlähteen, minkä ansiosta se voi olla käyttökelpoisempi tulevaisuuden sovelluksissa”, kertoo professori Rafal Klajn Weizmann-instituutista.

Lisätietoja:

Artikkeli: Light-Responsive Dynamic DNA-Origami-Based Plasmonic Assemblies

Aikaisempi uutinen: Itsejärjestäytyneitä nanorakenteita voidaan hallita valikoidusti

Anton Kuzyk (englanniksi)
Professori
Aalto-yliopisto
[email protected]

Joonas Ryssy
Tohtorikoulutettava
Aalto-yliopisto
[email protected]
puh. 0400 664 985
Twitter: @taurine330

 

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Lauri Parkkonen and the family cat, Roosa. Photo: Lauri Parkkonen, Aalto, University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Mitä koirien ja kissojen aivoissa tapahtuu? Uusi kuvantamismenetelmä selvittää lemmikkien mielen saloja

Aalto-yliopiston professori Lauri Parkkosen ryhmä on vuosia kehittänyt kvanttioptisia antureita aivomagneettikäyrän eli magnetoenkefalografian (MEG) mittaamiseen. Toisin kuin perinteisessä MEG-laitteessa, jossa hyvin kylmässä toimivat suprajohtavat anturit vaativat ympärilleen senttimetrejä paksun lämpöeristeen, nämä uudet huoneenlämpötilassa toimivat anturit voidaan tuoda suoraan pään pinnalle. Tämä mahdollistaa entistä tarkemmat aivomagneettikäyrien mittaukset. MEG-kuvantaminen on tutkittavalle kivutonta ja turvallista.
Kuvaa laitteittosta Aalto-yliopsiton Kylmälaboratoriossa.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Ikuinen liike on mahdollista – Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa havainnoitiin kahden fysiikan lait haastavan aikakiteen välistä vuorovaikutusta

Aikakiteet ovat aineen olomuoto, jossa hiukkaset liikkuvat ikuisesti toistuvassa rytmissä ilman ulkopuolista energiaa. Tutkijat onnistuivat luomaan Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa kaksi aikakidettä ja tarkkailemaan niiden välistä vuorovaikutusta. Tulevaisuudessa aikakiteitä voi hyödyntää erilaisissa laitteissa, kuten kvanttitietokoneiden muistina.
Valkoinen laboratoriotakki sekä analyysityökalu, jolla voidaan mitata veripisarasta särkylääkkeen pitoisuus.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Kannettava ja nopea analysointityökalu voi mullistaa kipulääkkeiden diagnostiikkamarkkinat

Aalto-yliopistosta ponnistanut startup-yritys Fepod Oy Ltd on kehittänyt diagnoosimenetelmän, jolla potilaan veren kipulääkepitoisuus voidaan selvittää nopeasti ja edullisesti suoraan hoitopaikalla.
Yhdistelmäkuva, jossa näkyy revontulia, Maa, mittauksia.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Suomi 100 -satelliitti teki sen, mihin aiemmin pystyivät vain paljon suuremmat: kuvasi ja tutki revontulia

Revontulialueen tutkiminen auttaa esimerkiksi turvallisten tietoliikenneyhteyksien kehittämisessä.