تحولی عظیم در حوزه نانوماشین ها به کمک نانوادوات DNA

طراحی و ساخت نانوادوات DNA نظیر ربات های حاملِ بازوی محرک علاوه بر ارزش ذاتی باعث پیشرفت های بسیاری در ساختارها و ماشین های نانومتری شده‌است. این تحولات باعث نزدیکتر شدن پژوهش های مرتبط با اوریگامی DNA به زمینه های کاربردی می شود.

اخیراً نانوادوات DNA تحولی عظیم در ساخت ماشین‌ها و ساختارهای نانومقیاس ایجاد کرده‌اند. DNA در این ساختارها نقش آجربنای قابل‌برنامه‌ریزی را ایفا می‌نماید. نتایج منتشرشده در مجله ساینس(Science) رویکرد جدیدی را برای اتصال و پیکربندی مجدد واحدهای 3 بعدی، از طریق چفت کردن اشکال مکمل معرفی می‌کند. این موضوع علاوه بر اینکه راه را برای نانوماشین‌های کاربردیِ دارای بخش‌های محرک باز می‌کند، ابزاری برای تسهیل چینش آن‌ها در کنار هم پیشنهاد می‌دهد.
این عرصه که بیشتر به نام اوریگامی DNA( هنر سنتیِ ژاپن درتاکردن کاغذ) شناخته می‌شود، بنابر گفته هندریک دیتز، استاد دانشگاه مونیخ(TUM)، به سرعت به سوی کاربردهای عملی حرکت می کند. ادوات آزمایشگاهی مانند کانال غشائی ترکیبی متشکل از DNA، اکتشافات مرتبط با کاهش زمان و افزایش بازده چینش مولکول‌ها همچنین اثبات امکان تجمیع ساختارهای بسیار پیچیده با دقت زیر نانومتر از جمله مواردی است که دیتز و همکارانش در سال های اخیر مسبب آن بوده‌اند.
دیتز می‌گوید: «زمانی که یک واحد را با استفاده از جفت های پایه (جفت A-T یا C-G –مترجم) تشکیل می‌دهید، به سختی از هم جدا می‌شود، بنابراین ساختارهای پویا که با استفاده از این روش تشکیل شده‌اند تمایل دارند به لحاظ ساختاری ساده باشند. برای فعال سازی گستره وسیع‌تری از نانوماشین‌ها با بخش‌های محرک، دیتز و همکارانش دو پدیده زیست مولکولی طبیعی را به کار گرفتند: روشی که پروتئین‌ها از متمم شکلشان برای پیوند با مولکول های دیگر استفاده می‌کنند و تمایل پروتئین‌ها برای تشکیل پیوندهای نسبتا ضعیف که به راحتی شکسته می‌شوند.
تغییر مکان نانوادوات بین حالت‌های ساختاری متفاوت آن‌ها به وسیله افزایش یا کاهش دما مقاوم بودن آن‌ها را اثبات کرده‌ است. یک محرک قیچی مانند بیش از هزار چرخه جابجایی را که توسط تغییرات دما اعمال می‌شود در بازه 4 روزه بدون فرسودگی تحمل کرد، در حالی که برای نسل قبلی ادوات، این کار مستلزم جداسازی و اتصال دوباره جفت‌های پایه DNA بود و از اینرو سیستم‌ها پس از چند چرخه جابجایی به دلیل رقیق سازی و اثرات عکس العملی فرسوده می‌شدند.
امید است رویکرد جدید، دستیابی به هدف‌های کاربردی را به کمک اریگامی DNA تسهیل نماید، همان گونه که پیدایش زبان‌های برنامه نویسی کامپیوتری سطح بالا باعث پیشرفت مهندسی نرم افزار شد. دیتز این امر را با ساخت اسباب بازی‌هایی نظیر لِگو مقایسه می‌کند: « شما اجزایی طراحی می‌کنید که مکمل باشند و همان گونه هم هستند. نیازی به سروکله زدن با توالی جفت های پایه برای اتصال اجزا نیست.»