Основным препятствием в создании наноразмерных роботов является то, что их маленький размер ограничивает объем информации или программы, которую они выполняют. Несмотря на невозможность хранения большого количества информации молекулами, эту проблему предложено решить с помощью особенностей взаимодействия молекул с окружающей средой.
Милан Стоянович – эксперт из Колумбийского университета – вместе с группами, возглавляемыми Нильсом Вальтером из Университета Мичигана, Эриком Винфри из Калифорнийского технологического института и Хао Яном из Аризонского государственного университета, создали такую окружающую среду – это поверхность на основе ДНК, созданная при помощи ДНК-оригами – метода, в котором малые нити ДНК связываются в длинную нить необходимой формы.
К полученной среде они добавили наноробота, инертное тело которого состоит из белка стрептавидина и четырех опор из единичных нитей ДНК. Опоры предназначены для ассоциирования с опорными нитями ДНК на поверхности ДНК-оригами. В то время как одна опора закрепляется на поверхности, остальные три, называемые ДНК-ферментами, расщепляют опорные нити после формирования с ними дуплекса. Взаимодействие с короткой расщепленной нитью слабое, таким образом, опора далее передвигается к следующей оборванной части ДНК, движущей данным механизмом автономно до тех пор, пока он не достигнет нитей, которые могут быть расщеплены.
Робот на основе ДНК из сообщения лаборатории профессора Надриана Симана (Унверситет Нью-Йорка) имеет три руки и четыре опоры, причем все они сделаны из единичных нитей ДНК. Закрепленные нити ДНК помогают опорам крепиться за нити ДНК на поверхности ДНК-оргигами. Робот освобождается для движения с помощью добавления «топлива» - нитей ДНК, которые замещают закрепленные нити. Добавление большего числа закрепленных нитей останавливает движение. Данный робот способен нести в своих руках наночастицы золота, которые могут быть собраны определенным образом.
Таким образом, впервые показано, что системы наномашин, а не отдельных устройств могут быть использованы для выполнения операций, составляющих ключевой шаг в эволюции нанотехнологии ДНК. отдельных устройств могут быть использованы для выполнения операций, составляющих ключевой шаг в эволюции нанотехнологии ДНК.
