Материал: ДНК наномеханические роботы и вычислительные устройства (Попов), 2008, c.210

Рис.6. Нанорешетка, составленная из четырех 3-6 рук.

Для регулировки плотности расположения молекул T и T‘ в пространстве можно использовать различные методы для создания самоорганизующихся систем независимых структур. Например, методы, основанные на генетических алгоритмах или искусственных иммунных системах. Другую возможность дает использование вирусов или нанорешеток в качестве доков. Экспериментально синтезированной нанорешетки, пригодной для выполнения функций дока, пока нет. Однако поставленные к настоящему времени эксперименты показывают, что подобная конструкция принципиально возможна. В частности, за модельную основу можно взять конструкцию куба, состоящего из шести стенок и каркаса. Для стенок дока можно,

например, использовать нанорешетку, составленную из 3-6 рук, предложенную в [1117]

(см. рисунки 5 и 6). Можно также использовать нанорешетку, построенную по той же схеме, что и нанорешетка на рисунке 6, но с использованием других наноузлов.

Например, можно использовать наноузлы, предложенные в работе [1118] (см. рисунок

7). Отметим, что нанорешетка по типу представленной на рисунке 6 с наноузлами,

изображенными на рисунке 7, экспериментально конструировалась (см. [1092], см.

также [1089]). Размер одной клетки составляет менее 30 nm в одном измерении.

Существует технология программирования клеток этой решетки, которая позволяет, в

частности, снизить проницаемость клеток (см. [1119]). Следует также отметить, что

71

наноузлы, изображенные на рисунке 7 имеют четыре последовательности ДНК в сечении на протяжении всей конструкции и на каждом из четырех концов (в отличие от двух у 3-6 руки), что существенно облегчает сцепление полученной из них нанорешетки с другими структурами (см., в частности, [1094]).

Рис.7. Конструкция наноузла, предложенная в [1118]. С геометрической точки зрения этот наноузел составлен из девяти последовательностей ДНК и получен наложением четырех последовательностей ДНК, изображенных на рисунке 8.а, и

пяти последовательностей ДНК, изображенных на рисунке 8.б.

72

Рис.8.а. Конструктивные элементы нанорешетки, изображенной на рисунке 7.

Рис.8.б. Конструктивные элементы нанорешетки, изображенной на рисунке 7.

73

В качестве остова для конструкции дока можно рассмотреть нанорешетку кубической формы (см., например, [1120]). Например, конструкцию, представленную на рисунке 9.

Рис.9. Нанорешетка в форме куба.

74

Рис.10. Конструктивные элементы нанорешетки, изображенной на рисунке 9.

Еще один подход к организации взаимодействия между молекулами заключается в создании синтетических генных регуляторных сетей, искусственных биологических систем и генетических булевых автоматов, т.е. схем, в рамках которых взаимодействие между генетическими последовательностями поддерживается при помощи простейших устройств (см., например, [1121] – [1149]).

Одна из ключевых проблем нанотехнологий in vivo – распространение процессов между клетками. Хотя на внутриклеточном уровне успехи нанотехнологий довольно существенны, большинство разрабатываемых роботов неспособны перемещаться между клетками. В то же время многие важные для живых систем задачи могут быть решены только при наличии межклеточного взаимодействия. Кроме того,

75