Ученые нашли способ объединить крошечные гелевые «кирпичики» в заранее спроектированную структуру. Новая технология позволяет решить одну из основных проблем тканевой инженерии: как построить внутри организма сложные «леса» для новых тканей, сделав инъекцию биосовместимых «строительных материалов»?

Более крупные элементы склеиваются при помощи соединителей, обработанных ДНК-клеем 
Выборочное соединение осуществляется за счет комплементарных друг другу участков ДНК

Ключевой элемент, обеспечивающий самосборку конструкции, — «программируемый клей», изготовленный из ДНК, который соединяет «кирпичики» водного геля единственно верным способом, предотвращая неправильные соединения. Новый метод пригоден для частиц размерами от 30 мкм до 1 мм и может быть использован для работы с различными материалами. Адаптивная оптика, перестраиваемые микрочипы, хирургический клей, способный связывать только нужные ткани, — вот далеко не полный спектр его возможных применений.

ДНК — идеальная основа для создания «программируемого клея», который будет склеивать только нужные элементы. ДНК состоит из базовых элементов четырех типов — нуклеотидов А, Т, С и G, причем они связываются только попарно: А с T, а C с G. Одна нить ДНК плотно прилегает к другой, но лишь тогда, когда все нуклеотиды, составляющие эти нити, комплементарны друг другу. Даже в небольшом фрагменте ДНК, прикрепленном к детали системы, можно записать «шифр», к которому подойдет единственный «ключ», связанный с другой деталью.

Ученые использовали ферменты, чтобы собрать из множества копий одного фрагмента ДНК так называемую «гигантскую ДНК», которая оказалась пригодной к скреплению довольно крупных частиц. Чтобы большие гелевые кубы соединялись ровно, их «склеивали» посредством более мелких соединительных кубов, покрытых ДНК-клеем и закрепленных посередине каждой из граней.

Поместив 25 разрозненных пар гелевых кубиков в одну емкость, исследователи отметили, что они быстро объединились и держались друг друга. Система продемонстрировала самую высокую мультиплексность (способность к параллельной сборке нескольких компонентов) среди всех известных аналогов — мезомасштабных самособирающихся систем.

По сообщению Harvard Gazette