Ученые из Университета Хопкинса разработали специальную "генетическую библиотеку", которые работает по аналогии с живой клеткой. Эта библиотека должна стать основой самовосстанавливающихся материалов.
Гены нашего тела регулируют поведение наших клеток. Например, если оцарапать колено, гены используют химическую систему обмена сообщениями, чтобы направить целую армию клеток на лечение ссадины. Если бы удалось создать искусственные гены, которые могут выполнять аналогичные функции внутри материалов, появилась бы возможность сделать эти материалы самовосстанавливающимися.
Команда Университета Джона Хопкинса разрабатывает синтетические химические системы, которые могут имитировать сложное поведение естественных генных сетей.
«Клетки используют гены, чтобы решить, как двигаться, расти и действовать. Способность создавать простые «гены», которые могут принимать решения самостоятельно, может привести к улучшению диагностики или терапии или даже предоставить способы создания новых типов роботов из мягкого материала. которые управляются химией, а не электроникой», — говорят ученые.
Генелеты
Человеческая ДНК состоит из примерно 25 000 генов, и химические взаимодействия, которые эти гены используют для регуляции клеток, достаточно сложны. Исследователи не стремились воссоздавать всю работу генома. Чтобы предсказать поведение синтетических аналогов генов, ученые создали молекулярный набор инструментов, который включает в себя генелеты (очень маленькие гены, функции которых могут меняться в зависимости от инструкций) и упрощенные математические модели, которые предсказывают поведение генелетов.
Упрощенная система генелетов, разработанная командой, использует ДНК, сумму генетической информации организма; РНК, передающая генетическую информацию частям клетки, производящим белки; фермент полимераза, который расшифровывает ДНК для создания копий РНК; и фермент РНКаза, расщепляющий РНК. Используя только эти простые элементы, система смогла адаптироваться и перезагружаться по мере изменения окружающей среды, как это делают естественные гены в организме.
В результате получилась библиотека из примерно 15 генетов с универсальными стандартными характеристиками.
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы использовать эти химические системы для управления поведением наноструктур, наночастиц и гидрогелей, которые можно было бы использовать в диагностике и, возможно, в самовосстанавливающейся электронике.