Tyrėjams iš Monrealio universiteto (Kanada) pavyko sukurti programuojamą DNR termometrą, kuris yra 20 tūkstančių kartų plonesnis už žmogaus plauką. Šis pasiekimas, aprašytas naujausiame žurnalo „Nano Letters“ numeryje, gali kaip reikiant pagilinti mūsų supratimą apie natūraliai aptinkamas ir žmogaus kuriamas nanotechnologijas, mat leistų temperatūrą išmatuoti nanomasteliu.
Prieš daugiau nei 60 metų mokslininkai atrado, jog genetinę informaciją apie mus saugančios DNR molekulės gali išsivynioti, kuomet yra pašildomos. „Pastaraisiais metais biochemikams taip pat pavyko aptikti, kad tokios biomolekulės kaip baltymai arba RNR (molekulės panašios į DNR) gyvuose organizmuose atlieka nanotermometrų funkciją, pranešdamas apie temperatūros kitimą savo susivyniojimu arba išsivyniojimu, – pasakoja straipsnio autoriai. – Įkvėpti tokių natūraliai egzistuojančių nanotermometrų, paprastai 20 tūkstančių kartų plonesnių už žmogaus plauką, mes sukūrėme įvairias DNR struktūras, galinčias susivynioti ir išsivynioti esant konkrečiai apibrėžtoms temperatūroms“.
Vienas iš didžiausių DNR privalumų konstruojant molekulinius termometrus yra tai, kad su DNR susijusios cheminės savybės gana paprastos ir programuojamos. „DNR sudaro keturios skirtingos monomerų molekulės, vadinamos nukleotidais: A nukleotidas suformuoja silpną ryšį su T nukleotidu, o tuo tarpu C nukleotidas suformuoja stiprų ryšį su G nukleotidu, – toliau tęsia pasakojimą mokslininkai. – Naudodami šias elementarias konstravimo taisykles, mes galime sukurti DNR struktūras, kurios susivynioja ir išsivynioja esant konkrečiai pageidaujamai temperatūrai. Papildomai į DNR įmontavę tam tikrus optinius siųstuvus, mes galiausiai sukonstruojame 5 nanometrų dydžio termometrus, skleidžiančius nesunkiai aptinkamus signalus, kurių kitimą interpretuojame kaip temperatūros funkciją“.
Tokie nanotermometrai atveria daugybę naujų galimybių nuolat besiplečiančioje nanotechnologijų srityje, be to, gali padėti geriau suprasti molekulinę biologiją. „Dar yra daugybė neatsakytų biologijos klausimų, pavyzdžiui, visi puikiai žinome, jog žmogaus kūno temperatūra paprastai neviršija 37 °C, tačiau neturime nei žalio supratimo, ar kiekvienoje atskiroje ląstelėje galimas didelis temperatūrų svyravimas“. Dabar tyrėjų komandą dominantis klausimas yra susijęs su tuo, ar per milijonus evoliucijos metų gamtos sukurtos nanomašinos ir nanovarikliai taip pat gali perkaisti, kuomet ima funkcionuoti didele sparta. „Mes turime viziją, jog netolimoje ateityje tokie DNR pagrindo nanotermometrai galėtų būti montuojami į elektroninius prietaisus, kad būtų galima stebėti šių lokalinius temperatūros kitimus nanomasteliu“, – pabaigia pasakojimą tyrėjai.
PhysOrg