ADN-ja mund të bëjë shumë më tepër sesa të bartë informacionin gjenetik nga një brez në tjetrin.

Për studiuesit që kanë nevojë të ndërtojnë molekula jashtëzakonisht komplekse, vetitë fizike të acidit deoksiribonukleik paraqesin një mundësi të madhe për të bërë makina të programueshme, vetë-montuese me miliarda.

"Ne ndërtojmë modele llogaritëse të asaj që mendojmë se do të duket produkti përfundimtar dhe më pas programojmë fijet e ADN-së që vetë-montohen", thotë biofizikani Erik Benson për IE.

"Është goxha sfiduese të punosh në vetë-montim sepse ke shumë kontroll dhe ke shumë pak kontroll."

Nëse molekulat bashkohen ashtu siç synohet, procesi mund të rritet me miliona ose miliarda herë. Por nëse nuk e bëjnë, ai kthehet në tabelën e vizatimit.

Pas vitesh mbushje dhe zhvillim, Benson dhe kolegët e tij kanë kuptuar saktësisht se si të bëjnë një mini-makinë të jashtëzakonshme. Printeri i tyre është "i aftë të lëvizë një kokë printimi qendror në dy dimensione në majë të një sipërfaqeje dhe është plotësisht i ndërtuar nga ADN-ja", thotë Benson.

ADN-ja është një material ndërtimi në shkallë nano

“Ne na pëlqen të punojmë me ADN-në”, thotë Benson. "Është një molekulë mjaft e thjeshtë, vetëm një varg i këtyre nukleotideve."

Ato nukleotide, molekula më të vogla që bashkohen së bashku për të formuar ARN dhe ADN, përbëhen nga  një molekulë sheqeri (ribozë në ARN ose deoksiribozë në ADN) e lidhur me një grup fosfati dhe një bazë që përmban azot. Në ADN, bazat janë adenina (A), timina (T), guanina (G) dhe citozina (C) (në ARN, timina zëvendësohet me uracil (U)).

Molekulat A dhe T tërhiqen nga njëra-tjetra, po kështu edhe molekulat G dhe C. Në organizmat e gjallë që përdorin ADN-në për të komunikuar informacionin gjenetik, nukleotidet janë blloku themelor i ndërtimit të këtyre molekulave. Ato mblidhen nga qeliza një nga një dhe lidhen së bashku nga procesi i replikimit (në ADN) ose transkriptimit (për ARN).

Më pas, ADN-ja dhe ARN-ja përdoren si udhëzime për ndërtimin e proteinave dhe drejtimin e aktiviteteve të tjera brenda një qelize.

Por ky funksion biologjik nuk është një pronë e natyrshme e vetë ADN-së. Një gjen, një sekuencë e veçantë nukleotidesh, mund të shkaktojë që një proces i veçantë biologjik të ndodhë vetëm në rrethana shumë të sakta. I divorcuar nga sistemi i tij i mbështetjes biologjike, "është thjesht një molekulë", thotë Benson. "Është si një enigmë që është gjithashtu magnetike, kështu që pjesët mund të gjejnë njëra-tjetrën nëse e dizajnoni atë në mënyrën e duhur."

Ai thotë se kjo nuk është mënyra se si trupi e përdor ADN-në, por ka disa rezonanca midis mënyrës se si funksionon ADN-ja në mjedisin e saj origjinal dhe sesi studiuesit po e përdorin atë në laborator. "Trupat tanë janë të përbërë nga të gjitha këto proteina fantastike që janë ndërtuar në mënyrë të ngjashme, duke palosur polimeret lineare në forma më të ndërlikuara", thotë ai.

Ideja pas printimit është mjaft e thjeshtë

Printimi i përshkruar në letër është ndërtuar nga afërsisht 18,000 çifte bazë të ADN-së. Megjithatë, studiuesit nuk filluan me një qëllim kaq ambicioz. Puna e tyre e mëparshme u fokusua në një motor linear që mund të përdoret për të drejtuar një krah hidraulik.

“Ne vërtet morëm frymëzim nga makroshkalla”, thotë ai.

Pasi ata kishin kuptuar se si të punonin në atë shkallë më të gjerë, studiuesit filluan projektin më ambicioz. Ata e kuptuan se nëse do të "merrnin disa motorë linearë, t'i vendosnin së bashku dhe t'i kontrollonin në mënyrë të pavarur, [ata mund] të ndërtonin diçka që ka një funksion kompleks", shpjegon Benson. "Ne ia dolëm t'i kombinojmë këta motorë linearë në një mënyrë që ata të mund të funksionojnë në mënyrë të pavarur dhe në mënyrë ortogonale me njëri-tjetrin."

Makina është mjaft e thjeshtë. Një kokë printimi lëviz përgjatë një shiriti, i cili lëviz përgjatë dy binarëve pingul. “Ideja thelbësore është lëvizja e një pjese qendrore në dy dimensione në shkallë nano. Dhe më pas ne kemi shtuar funksionalitet në pjesën qendrore për ta bërë atë të funksionojë si një kokë printimi për të modeluar një sipërfaqe poshtë, të gjitha përmes ndërveprimeve të ADN-së”, shtoi ai.

Tani për tani, ekipi i Benson nuk mund të konkurrojë me qasjet konvencionale të prodhimit. "Unë nuk do të thosha se ne jemi vërtet afër [të kemi produkte] ende", por qasja ka një avantazh të madh.

“Ne nuk kemi një printer që prodhon një gjë. Ne synojmë të bëjmë miliarda kopje të çdo gjëje që bëjmë”, thotë ai.

“Printimi i molekulave do të ishte qëllimi ynë i ëndrrave kur teknologjia të piqet pak. Unë do të imagjinoja të kisha një lloj shabllon. Pastaj do të futeshe dhe do të shtosh grupe funksionale në anë të ndryshme duke lëvizur një kokë printimi. Atëherë, sigurisht, do t'ju duheshin miliona ose miliarda kopje të së njëjtës molekulë", thotë ai.

"Kjo është ajo ku unë mendoj se është e ardhmja e teknologjisë."/Motilokal.com