iPon Hírek

Logikai kapuk DNS-origamiból

Dátum | 2014. 04. 11.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A DNS-alapú nanotechnológia ötlete több mint harminc éve foglalkoztatja a kutatókat, igazi lendületet azonban 2006-ban kapott a tudományág, ekkor kezdtek el ugyanis ténylegesen játszogatni a szakértők a DNS-origaminak nevezett elképzeléssel. A DNS-origami lényege, hogy hosszú, páratlan DNS-szálakból tetszőleges formájú két- vagy háromdimenziós alakzatok hozhatók létre, ha úgy állítjuk össze a bázisok sorrendjét, hogy azok a kívánt szakaszokon kapcsolják össze a szál különböző részeit. Míg a kezdet kezdetén még csak érdekes, de alapvetően funkciótlan formákat hoztak létre a módszerrel, napjainkban már egyre több ötlet van arra, hogyan lehetne a DNS-origamit hasznos célokra felhasználni. Az egyik ilyen elképzelés szerint a DNS-szálak felhasználásával nanorobotok hozhatók létre, amelyek aztán különböző feladatokat hajtanak végre a sejtekbe jutva, egy-egy fehérje, hatóanyag vagy más robotok működését befolyásolva. A robotok az ötlet szerint tehát egy célmolekulára összpontosítanak, és ha ezzel találkoznak, struktúrájuk megváltozik, és végrehajtódik a beléjük kódolt feladat, például kibocsátódik a robot által hordozott hatóanyag.
A Harvard és a Bar-Ilan Egyetem kutatói most egy lépéssel tovább vitték a technológiát, olyan robotokat hoztak ugyanis létre, amelyek révén logikai áramkörök állíthatók össze. A szakértők által megalkotott DNS-origamik felhasználásával AND (és), OR (megengedő vagy), XOR (kizáró vagy), NAND (negált és), NOT (negálás), CNOT (vezérelt nem) és félösszadó logikai áramkörök hozhatók létre. A dolog a következőképpen működik: a DNS-kapuk mindegyikének két bemenete van, amelyek más robotok vagy egyéb molekulák hatására aktiválódnak. Az AND kapu például akkor aktiválódik, ha mindkét bemenethez a megfelelő molekula kapcsolódik, az OR viszont akkor is működésbe lép, ha a két bemenet közül csak az egyikhez kapcsolódik valami. A kapumolekula tehát csak akkor lép működésbe, ha megkapja a megfelelő bemeneti utasításokat, és ekkor hajtja végre feladatát, például szabadjára ereszt valamilyen hatóanyagot, vagy blokkolni kezd valamilyen működést.
A szakértők élesben is tesztelték az elképzelést: a DNS-origami révén készült logikai áramkörök elemeit csótányok szervezetébe juttatták be. A „DNS-doboz” a kísérlet során egy olyan molekulát tartalmazott, amely a rovarok keringési rendszerében keringő folyadék, a vérnyirok vagy hemolimfa sejtjeihez kötődik. A nanorobotokat fluoreszcens címkékkel látták el, így aktuális pozíciójuk követhető volt a csótányok testén belül. A különbözőképpen kialakított logikai kapuk akkor eresztették ki „rakományukat”, ha teljesültek a beléjük kódolt feltételek, például két különböző fehérje kapcsolódott hozzájuk, vagy más molekulakombinációk aktiválták az áramkört. A kísérlet alapján a módszer valóban működik, és némi fejlesztéssel számos különböző célra felhasználható lehet. A kutatók egyik ötlete szerint hasonló logikai kapukkal minden korábbinál precízebben kontrollált gyógyszerbevitelt lehetne megvalósítani, amely ténylegesen a beteg pillanatnyi állapotához igazítja a kezelés módját. A kemoterápia során használt hatóanyagok egyik nagy problémája, hogy ezek a daganatos sejtek mellett az egészséges sejteket is megtámadják. Ha viszont a gyógyszerszállító nanorobotok képesek lennének felismerni, és több marker alapján azonosítani a beteg sejteket, és kizárólag ezek jelenlétében szabadjára engedni a hatóanyagot, jelentősen javulhatna a kezelések hatékonysága. Ez probléma pedig kiválóan megoldható lenne néhány AND és OR kapu alkalmazásával. A kutatók szerint az új megoldás annyira biztató eredményeket produkált, hogy az első hasonló terápiás módszer kevesebb, mint öt éven belül kidolgozásra kerülhet.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

7. XTerror
2014.04.11. 18:27
Crytek? NanoSuit?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. nyerek01
2014.04.11. 19:22
"Ha viszont a gyóygszerszállító nanorobotok..." Helyesírás-ellenőrző bekapcsolása javasolt.

A cikkben említett CNOT kapuról eddig nem hallottam, ezért már köszönet, és megérte elolvasni.
Ez a DNS számítógép még elég messze van, és nem is biztos hogy megvalósúl piacképes formában, ugye addigra már második generációs kvantumszámítógépek lesznek, meg talán optikai.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. Asagrim nyere...
2014.04.11. 19:29
megvalósúl

Neked is javasolt.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Helbika20
2014.04.12. 13:48
Ezeket az üzeneteket, címkéket, kódokat, feltételeket... stb. mivel vagy hogyan programozzák? Ötletek?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. dzsuz87 nyere...
2014.04.14. 12:25
Ez nem számítógépnek készül, úgyhogy valóban sokára lesz belőle az.
Egyszerű logikai köröket szeretnének csak építeni.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. dzsuz87 Helbi...
2014.04.14. 12:37
A fehérjék térbeli struktúrájával játszanak alapvetően.
A térbeli szerkezetet szokás négy szinten vizsgálni. Az első a kovalens kötésekkel kialakított elsődleges szerkezet, ami nagyjából rögzíti az atomok egymástól való távolságát, és részben a bezárt szögeket. A Másodlagos szerkezetet a létrejövő hidrogénkötések és a hozzá hasonló un. másodlagos kötések adják meg, amik kisebb kötési energiával rendelkeznek, de tovább rögzítik az egyes részeket. A harmadlagos és negyedleges szerkezetet a fehérje környezete határozza meg, például a vizet kedvelő (hidrofil) részek gyakrabban kerülnek kívülre, míg a hidrofób szakaszok inkább belülre gyűlnek össze.

Amikor megfőzöl egy tojást, akkor a harmadlagos szerkezet alakul át, és a fehérje elveszti az eredeti funkcióját is.

Nagyjából ennyire emlékszem, de lehetnek benne pontatlanságok.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. nyerek01 Asagr...
2014.04.14. 20:24
Rendben, majd ha a Chrome vagy az Iponos fórummotor aláhúzza akkor kijavítom, sajnos teljesen helyesnek tekintik, bár tényleg helytelen.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!