Дослідники Центру передових наукових досліджень CUNY розробили метод, що імітує принципи біології.

Вони використовують ДНК як “програмовані будівельні блоки”, здатні формувати складні 3D-структури через самозбірку. «Зараз ми можемо будувати складні 3D-структури з самоорганізованих нанокомпонентів, свого роду нанорозмірну версію Емпайр-Стейт-Білдінг», — пояснив Олег Ганг.

Традиційні методи виробництва, як фотолітографія, залишаються повільними для 3D-об’єктів на нанорівні. Ганг впроваджує підхід «знизу вгору», що дозволяє збирати компоненти паралельно у водному середовищі, забезпечуючи швидкість та екологічність. «Це платформа, яка може бути застосована до багатьох матеріалів з різними властивостями: біологічними, оптичними, електричними, магнітними», — додав він.

Ключовим елементом є метод зворотного проектування, який дозволяє визначити необхідні ДНК-послідовності для створення бажаної структури. «Якщо ми знаємо велику структуру з функцією, яку хочемо створити, ми можемо розкласти її на менші компоненти», — зазначив Ганг. Такі будівельні блоки мають форму «вокселів», що з’єднуються як пазл у повторювані 3D-мотиви.

Цей процес спирається на алгоритм MOSES («Картування структурно закодованих збірок»), який можна порівняти з нанорозмірним CAD. «Він підкаже, який воксель ДНК використовувати для створення певної, довільно визначеної 3D ієрархічно впорядкованої решітки», — пояснив Ганг. Додаткові функції можна додати, інтегруючи всередину наночастинки золота або інші матеріали.

Після самозбірки конструкції піддаються мінералізації, що перетворює їх на міцні неорганічні форми. Ця технологія вже дозволила створити оптичні структури для світлочутливих датчиків, що інтегруються у мікрочіпи. Науковці планують застосувати її навіть для моделювання зв’язностей людського мозку.

«Ми на шляху до створення платформи для 3D-нановиробництва за принципом «знизу вгору»… тепер потужність самозбірки на основі ДНК дозволяє нам налагодити масове паралельне виробництво», — підсумував Ганг.