A miniatürizálás következő állomása: DNS

Tudósok apró csipeszeket készítettek az élet kódját hordozó DNS-ből. Az apró szerszám minden egyes karja mindössze 70 nanométer (a milliméter egymilliomod része). A Bell Laboratories (Lucent Technologies) kutatói elmondták, a csipeszek olyanok, mint egy kis motor, melyek kinyílnak és bezáródnak, ha DNS-sel "tankolják" őket. Az eszköz a legújabb darabja annak a miniatűr építőkészletnek, melyből a tudósok - reményeik szerint - egy napon hasznos tárgyakat készíthetnek atomokból. Olyan elektronikus áramköröket például, melyek ezerszer kisebbek, mint a mai szilícium chipek.

A csipeszek a DNS jól ismert kettős spiráljának komplementer tulajdonságát használják ki. Minden fok a csavart létrán egy-egy kapcsolatot jelent két kémiai bázis között, ezt Crick és Watson 1953-ban írta le először. Az adenin a timinnel, a citozin a guaninnal kapcsolódik. Ezek az anyagok a "betűk" (A, T, C és G) abban a kódban, mely az embert felépíti. A DNS egy fonala csak akkor kapcsolódik egy másik fonálhoz, ha a bázisok sorrendje pontosan megfelelő. Dr. Bernard Yurke és munkatársai ezt a tulajdonságot használták ki a kis eszköz elkészítéséhez és programozásához.

A csipeszek három szintetikus DNS fonálból állnak. Két fonál a kar, a harmadik pedig átfogja ezt a másik kettőt, és úgy viselkedik, mint valamiféle gerinc: csuklópántként összetartja az egész V alakú struktúrát. A karok annyira kinyúlnak, hogy néhány páratlan bázis szabadon túllóghat a gerincen. Ha egy negyedik DNS-t raknak a kémcsőbe, az rátapad a páratlan bázisokra és összezárja a csipeszt. Ezzel megint lesz néhány páratlan bázis, melyhez egy ötödik DNS kapcsolódhat, amely kiszakítja az első "üzemanyag" egységet, és kinyitja a csipeszt.A két összekapcsolódott üzemanyag egység elúszik ettől a molekuláris motortól, mintha kipufogófüst lenne.

"Ez nagyon leleményes dolog, két okból is" - mondta Dr. Andrew Turberfield, aki az Oxfordi Egyetem Fizikai karán dolgozik a projekten segédkutatóként.

"Leleményes egyrészt, mert a csipesz önmagától épül fel, másrészt az üzemanyag ellátás miatt. Triviális, hogy a DNS szekvenciákat komplementerként kell elkészíteni. A trükk az, hogy kell néhány részt hagyni, amelyek nem képesek összekapcsolódni. Ezt úgy oldják meg, hogy kiszűrik a különböző szekvenciákat, így biztosítják, hogy a nem kívánt kapcsolódások a minimálisra csökkenjenek." Mivel a kutatók nem tudják megfigyelni a DNS csipeszeket az elérhető mikroszkópokkal, kénytelenek a fluoreszkálás jelenségét kihasználni a nyitás és zárás észleléséhez. Festett molekulákat kapcsolnak a DNS motorok végéhez, majd lézerfénnyel "gerjesztik" ezt a festéket. A fluoreszkáló fény nagysága jelzi a két végpont közötti távolságot.

Kis csipeszeket már korábban is készítettek szénatomokból álló csövekből, de ez a DNS eszköz ezerszer kisebb ennél. A tudósok nagyon izgatottak, mert szeretnék kihasználni azokat az érdekes, szokatlan tulajdonságokat, melyekkel a pontosan elrendezett atomokkal vagy molekulákkal rendelkező anyagok büszkélkedhetnek. Úgy gondolják, hogy a nanotechnológia segítségével lehetséges lesz olyan elektronikus áramköröket készíteni, melyek kisebbek és nagyobb teljesítményüek. De nanoméretekkel dolgozni rendkívül nehéz, nem beszélve a költségekről. Ezért keresnek olyan speciális eszközöket, melyekkel meg lehet oldani a feladatot.

Dr. Yurke azt mondta a csapata által készített DNS csipeszekről: "Ez elvezethet a kémcső alapú nanogyártási technológiákhoz, amelyekkel összetett struktúrákat (például áramköröket) lehet építeni, a molekulák rendezett adagolásával." A Bell Laboratories-ben már dolgoznak azon, hogy a DNS-hez elektronikusan vezető molekulákat kapcsoljanak, így alapvető, molekuláris méretű elektronikus áramköröket készítnek.

"Természetesen ez az egész teljesen elméleti" - mondja Dr. Turberfield - "de elképzelhetünk például olyan kis gyárakat a chipeken, melyek vegyészkednek vagy egyszerűen összeszerelnek. Elgondolhatunk olyan gyártósorokat, amelyek kis, motorokból állnak, és a különböző reagenseket az egyik helyről a másikra mozogatják."


Vajon egyszer chip készül belőle?