Учёные получили самую маленькую «Джоконду» с помощью ДНК-оригами

Биохимики из США разработали метод получения изображений нанометрового разрешения. Их площадь до 0,5 квадратных микрон. Разработка сделана на основе ДНК-оригами. Прибегнув к такому подходу учёные получили самое маленькое в мире изображение Джоконды.

Чтобы площадь изображений была больше, специалисты разработали методику «фрактальной сборки» позволяющей соединять  небольшие элементы ДНК-изображений в большие массивы. Учёные вывели алгоритм, с помощью которого можно определять последовательность основной молекулы ДНК и «скрепок», складывающих её в нужную форму. Это нужно, чтобы получить заранее заданное изображение.

Учёные получили квадратный элемент со стороной меньше 100 нанометров, который состоит из небольших участков ДНК, соединённых благодаря заданной последовательности нуклеотидов и наличия специальных скрепляющих элементов. В определённых местах к элементам прикреплялись метки, которые можно увидеть в виде пикселя с помощью атомно-силового микроскопа. В результате один элемент изображения состоял более, чем из 100 пикселей, правда, немного неравномерно распределенных по площади (в середине такого элемента находилась небольшая пустая область).

Для получения полного изображения биохимики из таких элементов собирали массивы размеров 8 на 8, суммарно состоящие из 8704 пикселей. Для сшивания между собой ячеек специалисты предложили ещё два вида «скрепок». Они аналогичны тем, которые скрепляют цепочки ДНК внутри одной ячейки. Между ячейками располагались длинные соединяющие элементы, а на тех краях, которые не должны соединяться с другими ячейками, находились «концевые скрепки», не способные образовывать соединений. Изображения таких ДНК-картин ученые получали с помощью атомно-силовой микроскопии. 

Данный алгоритм и помог учёным получить изображение Джоконды на квадрате со стороной в несколько сот нанометров, а также изображения петуха, бактерии, электрической схемы и шахматной доски с фигурами.

Авторы работы предполагают, что разработанную ими технику можно использовать и для присоединения белков, других полимерных молекул или наночастиц, создавая таким образом молекулрные машины заданной структуры или электрические наноцепи.