یک سوئیچ مبتنی بر نور برای روشن و خاموش کردن یک نانوماشین DNA توسط پژوهشگران ژاپنی ساخته شده است.
استفاده از نور برای فعال‌سازی یک نانوماشین
یک سوئیچ مبتنی بر نور برای روشن و خاموش کردن یک نانوماشین DNA توسط پژوهشگران ژاپنی ساخته شده است. این گروه تحقیقاتی نشان داد که چگونه یک انبرک ریز ساخته شده از DNA به‌عنوان یک نانوماشین می‌تواند تحت تابش نور UV و نور مرئی باز و بسته شود. امید است که این مکانیزم نقش مهمی در طراحی نانوروبات‌ها ایفا کند.
گروه‌های آزوبنزن در دو انتهای این توالی DNA، مانند فوتوسوئیچ رفتار می‌کند. تحت تابش نور مرئی به شکل ترانس و تحت تابش نور UV به شکل سیس در می‌آیند.
DNA یک آجربنای چندمنظوره برای ساخت ماشین‌آلاتی است که به اندازه کافی کوچک هستند تا بتوانند با مولکول‌های منفرد برهم‌کنش داشته باشند. اما این نانوماشین‌ها معمولاً نیاز به “سوختی” دارند که با آن فعال گردند. مشکلات موجود در این فرایند، شامل تأخیرهای موجود در سیستم‌های فعال‌سازی و غیرفعال‌سازی و نیز تولید محصولات زائدی می‌شود که می‌توانند مانع حرکت شوند.
هیرویوکی آسانوما که مدیر این پژوهش از دانشگا ناگویا در ژاپن است، می‌گوید: “ما مشغول طراحی نانوروبات‌هایی هستیم که به جای سوخت شیمیایی از نور برای ایجاد تحرک مکانیکی استفاده می‌کنند. به عبارت دیگر ما در حال ساخت نانوروبات‌های دوست‌دار طبعیت هستیم”.
این گروه توجه خود را بر روی حلقه‌ای از DNA که شبیه به یک گیر سر با دو بازو است، متمرکز کرده است. در انتهای هر بازو گروه‌های آزوبنزن به این توالی DNA متصل شده‌اند. با تابش نور مرئی، گروه‌های آزوبنزن می‌توانند به حالت ایزومر ترانس تغییر وضعیت دهند – تقریباً مانند انگشت‌های حلقه شده- و باعث نزدیک شدن بازوها و قفل شدن آنها به همدیگر شوند.
هنگامی که نور UV اعمال گردد، گروه‌های آزوبنزن به ایزومر سیسِ محدودشده از نظر فضایی، تغییر وضعیت می‌دهند – مانند اینکه این انگشتان باز می‌شوند. در این حالت بازوها نمی‌توانند در کنار هم باشند و از هم دور می‌شوند و حلقه باز می‌گردد. به محض باز شدن، رشته‌ی DNA که در گیر سر به دام افتاده بود آزاد شده و آماده فعالیت می‌گردد و به عبارت دیگر روشن می‌شود.
از آنجایی که این سیستم بسیار ساده و برگشت‌پذیر است، می‌تواند به سایر فناوری‌نانو‌هایی که از DNA استفاده می‌کنند؛ اعمال گردد. برای مثال، فرایندی که در اینجا ذکر شد می‌تواند از نور برای شروع کردن تخریب RNA در محیط زنده، و یا کنترل حرکت سیستم‌های نانومقیاس استفاده کرد.
این محققان نتایج خود را تحت عنوان ” یک نانوماشین DNA که با نور حرکت می‌کند، برای فتوسویچینگ موثر تخریب RNA” در مجله‌ی Angew. Chem. int. Ed.منتشر کرده‌اند.
