Простой метод синтеза ДНК-нанопирамидок был открыт в Великобритании командой физиков из Оксфорда и Свободного университета Амстердама. ДНК-тетраэдры могут пригодиться в наномедицине для доставки лекарств, в наноэлектронике в качестве логических элементов и, конечно, в наномеханике. При этом новизна исследования заключается в том, что технология производства нанопирамидок позволяет получать их триллионами штук за сравнительно малое время.

Ранее ученым уже удавалось представлять различные ДНК-наносистемы. В частности, Нэдриан Симен, один из ведущих ученых в области конструирования ДНК-наносистем, представлял ДНК-наночастицы, шагающего "двуногого" ДНК-робота и даже ДНК-поезд, который передвигался по специальным рельсам. Однако все эти уникальные структуры были единичны и не могли претендовать на звание "массового продукта". Тем более что Нэдриан использовал довольно сложные схемы синтеза представленных наноструктур.

Рис. 1. Структура нанопирамидки (модель)

Британо-голландская группа смешала триллионы фрагментов ДНК (в виде одиночных спиралей), у которых были нужным образом подобраны последовательности нуклеотидов, с солевым раствором. Эту смесь нагрели почти до кипения и быстро охладили.

В результате фрагменты ДНК соединились в полные двойные спирали, а эти спирали, в свою очередь, сформировали трёхмерные пирамиды — с четырьмя гранями. Поперечник пирамиды составил 10 нанометров. Подобные методы производства в нанотехнологии называют самосборкой, и их широко используют в синтезе полимеров и наночастиц.

Каждая грань пирамидки соединяет комплементарные участки 3-х цепочек молекул ДНК, вот почему ДНК-наносистема в целом образует жесткую конструкцию.

"Тетраэдр - удачная геометрическая форма для наносистем, поскольку характеризуется довольно большой жесткостью, - говорит один из ученых, доктор Тарберфилд. - Мы испытали на прочность нанопирамидку, надавливая на нее зондом атомно-силового микроскопа. Оказалось, что она выдерживает давление до 100 пиконьютон. Но и это не все: многие белки, как оказалось, хорошо помещаются в нанопирамидку, что позволяет ее использовать в качестве контейнера для доставки лекарств".

Поскольку такие структуры очень прочны, они идеальны для построения более крупных элементов наномашин - так полагают исследователи. При этом определённые участки ДНК могут служить для связи таких пирамид друг с другом благодаря комплементарности нуклеотидов ДНК, формируя сложные пространственные системы.

Главное же, новый процесс позволяет синтезировать такие пирамиды триллионами штук за считанные минуты. Теперь ученые ищут практическое применение нанопирамидкам в области наноэлектроники и наномашин.