Piccole reti di trasporto automontanti, alimentato da motori su nanoscala e controllato da DNA, sono stati sviluppati da scienziati dell'Università di Oxford e dell'Università di Warwick.

Il sistema può costruire una propria rete di binari lunghi decine di micrometri, trasportare merci attraverso la rete e persino smantellare i binari.

L'opera è pubblicata in Nanotecnologia della natura ed è stato sostenuto dall'Engineering and Physical Sciences Research Council e dal Biotechnology and Biological Sciences Research Council.

I ricercatori si sono ispirati al melanoforo, utilizzato dalle cellule dei pesci per controllarne il colore. Le tracce nella rete provengono tutte da un punto centrale, come i raggi di una ruota di bicicletta. Le proteine ​​motorie trasportano il pigmento nella rete, o concentrandolo al centro o diffondendolo in tutta la rete. Concentrare il pigmento al centro rende le cellule più chiare, come lo spazio circostante è lasciato vuoto e trasparente.

Il sistema sviluppato dal team dell'Università di Oxford è molto simile, ed è costituito da DNA e da una proteina motoria chiamata chinesina. Alimentato da carburante ATP, le chinesine si muovono lungo le microtracce che trasportano moduli di controllo costituiti da brevi filamenti di DNA. I nanobot "assemblatori" sono realizzati con due proteine ​​chinesina, permettendo loro di spostare i binari per assemblare la rete, mentre le "navette" hanno bisogno solo di una proteina chinesina per viaggiare lungo i binari.

"Il DNA è un eccellente elemento costitutivo per la costruzione di sistemi molecolari sintetici, poiché possiamo programmarlo per fare tutto ciò di cui abbiamo bisogno, ' ha detto Adam Wollman, che ha condotto la ricerca presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Oxford. “Progettiamo le strutture chimiche dei filamenti di DNA per controllare come interagiscono tra loro. Le navette possono essere utilizzate per trasportare merci o inviare segnali per dire ad altre navette cosa fare.

'Usiamo prima gli assemblatori per organizzare la traccia in 'raggi', innescato dall'introduzione di ATP. Quindi inviamo navette con carico verde fluorescente che si diffondono lungo il binario, coprendolo uniformemente. Quando aggiungiamo più ATP, le navette si raggruppano tutte al centro del binario dove si incontrano i raggi. Prossimo, inviamo navette di segnale lungo i binari per dire alle navette che trasportano il carico di rilasciare il carico fluorescente nell'ambiente, dove si disperde. Possiamo anche inviare navette programmate con segnali di "smontaggio" all'hub centrale, dicendo alle tracce di rompersi.'

Questa dimostrazione ha utilizzato coloranti verdi fluorescenti come carico, ma gli stessi metodi potrebbero essere applicati ad altri composti. Oltre ai cambiamenti di colore, sistemi di binari a forma di raggio potrebbero essere utilizzati per accelerare le reazioni chimiche riunendo i composti necessari nel mozzo centrale. Più in generale, l'utilizzo del DNA per controllare le proteine ​​motorie potrebbe consentire lo sviluppo di sistemi autoassemblanti più sofisticati per un'ampia varietà di applicazioni.