Учёные из Университета Северной Каролины (UNC) представили уникальную разработку — крошечных мягких роботов, способных имитировать поведение живых организмов. Эти микроскопические структуры, получившие название «ДНК-цветы», состоят из гибридных кристаллов, сочетающих молекулы ДНК и неорганические материалы.
Главная особенность «ДНК-цветов» — способность быстро изменять форму: они могут раскрываться и сворачиваться за считанные секунды. По словам исследователей, это делает их одними из самых динамичных наноматериалов, созданных человеком.
Как это работает
Каждый «цветок» построен на основе технологии программируемой сборки ДНК. Учёные проектируют определённые последовательности ДНК, которые направляют наночастицы и заставляют их выстраиваться в сложные структуры.
ДНК в таких кристаллах выполняет роль контрольной системы, реагирующей на изменения окружающей среды — температуру, кислотность или химические сигналы. При изменении условий «лепестки» могут раскрываться, закрываться или инициировать химические реакции.
Такая гибкость достигается благодаря сочетанию предсказуемости парного взаимодействия ДНК и устойчивости неорганических компонентов — например, частиц золота или оксида графена. Это позволяет материалу многократно менять форму, не разрушаясь.
Исследователи отмечают, что подобная технология фактически объединяет биологическое программирование и наноматериалы, создавая новый класс самоадаптирующихся мягких роботов.
Зачем это нужно
Перспективы применения таких наноструктур огромны. В медицине «ДНК-цветы» смогут выполнять точечную доставку лекарств, очищать сосуды от тромбов, проводить минимально инвазивные биопсии или реагировать на химический состав тканей.
Благодаря способности двигаться и «чувствовать» среду, они смогут распознавать, например, повышенную кислотность вокруг опухолей и высвобождать лекарство только в поражённой области.
Помимо медицины, технологии такого типа могут найти применение и в экологии — для нейтрализации загрязнений или мониторинга состава воды и почвы. Учёные также предполагают, что подобные гибкие наноструктуры смогут использоваться в будущем как сверхкомпактные носители данных, способные хранить огромные объёмы информации при минимальном энергопотреблении.
Вдохновляясь природой — движениями кораллов, раскрытием бутонов и формированием тканей — исследователи смогли воспроизвести подобное адаптивное поведение на наноуровне.
Как отмечают авторы работы, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, эта технология пока находится на ранней стадии. Однако уже сейчас она демонстрирует, как материалы могут не просто существовать, а активно взаимодействовать с окружающей средой, объединяя принципы живых систем и машин.
«Этот прорыв — важный шаг к созданию материалов, которые способны чувствовать и реагировать, словно живые существа», — подчеркнули учёные из UNC.
