Подобно использованию Python или Java для написания компьютерного кода химики вскоре смогут использовать структурированный набор инструкций для программирования взаимодействия молекул ДНК в пробирке или клетке.
Ученые из университета Вашингтона разработали язык программирования для химии, который, как они надеются, позволит создать сеть, способную направлять поведение химических смесей тем же образом, что и встроенные электронные контроллеры направляют автомобили, роботов и другие устройства.
В медицине подобные сети смогут служить в качестве поставщиков препаратов или датчиков болезней на клеточном уровне.
Результаты опубликованы в издании Nature Nanotechnology.
Химики и преподаватели изучают и используют сети химических реакций, вековой язык уравнений, которые описывают, как ведут себя смеси химических веществ. Вашингтонские инженеры шагнули вперед и использовали их для написания программ, направляющих движение скроенных молекул.
«Мы начинаем с абстрактного, математического описания химической системы, а затем используем ДНК для построения молекул, которые реализуют желаемую динамику», сообщил соавтор исследования, доцент Георг Силиг. „Можно использовать данную технологию для построения инструментов общего назначения“.
В настоящее время, когда биолог или химик сооружают определенный тип молекулярной сети, процесс сооружения сложен, тяжел, и его сложно перенацелить на создание других систем. Вашингтонские инженеры захотели создать структуру, которая наделит ученых большей гибкостью. Силиг уподобляет новый подход языкам программирования, которые говорят компьютеру, что ему делать.
«Если вы хотите, чтобы компьютер сделал какое-то дополнительное действие, то вы просто изменяете существующую программу», заметил Силиг. „Того же стремимся добиться и мы в области химии“.
У людей и других организмов есть комплексные сети наноразмерных молекул, которые помогают регулировать клетки и контролировать тело. И вот теперь ученые ищут пути для построения искусственных систем, которые ведут себя подобно биологическим, с надеждой, что синтетические молекулы смогут поддерживать естественные функции организма. Итак, для создания искусственных молекул ДНК, которые отличаются определенными функциями, требуется система.
Новый подход пока не может применяться в медицине, однако в будущем не исключено его использование для создания молекул, способных самостоятельно собираться внутри клеток и функционировать в качестве умных датчиков. Такие молекулы могут внедряться в клетку, обнаруживать отклонения и реагировать должным образом, например, выпуская лекарство.
