Nanometriluokan mekanismeja DNA:sta

DNA-juosteista kytkimiä mikroskooppisiin virtapiireihin

tiistai 1. syyskuuta 2009

Elektronisten laitteiden tehokkuus riippuu siitä, miten monta toimintoa niiden komponentteihin saadaan mahdutettua eli mitä pienempiä virtapiirejä voidaan valmistaa, sitä tehokkaammaksi laitteet tulevat. Tällä alalla voidaan ehkä piankin siirtyä aivan uuteen kokoluokkaan. Yhdysvaltaisen Bell Laboratories -yrityksen tutkija Bernard Yurke kollegoineen on onnistunut valmistamaan mekanismeja DNA-juosteista. Kyseessä on merkittävä edistysaskel, ja tutkijat uskovatkin, että muutaman vuoden kuluttua voidaan valmistaa nanometriluokan virtapiirejä, jotka erottaa vain tehokkaalla mikroskoopilla. Menetelmä perustuu DNA-juosteiden taipumukseen muodostaa pareja toisen juosteiden kanssa, joilla on juuri oikea emäsjärjestys. Saattamalla hallitusti yhteen erilaisia DNA-juosteita tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan avautuvia ja sulkeutuvia mekanismeja, jotka ovat jopa 100 000 kertaa pienempiä kuin neulanpää. Tällainen mekanismi, joka voi toimia esimerkiksi virtapiirinä, koostuu kahdesta toisiinsa liittyneestä DNA-kaksoisjuosteesta, joiden toisesta päästä on poistettu kappale toista juostetta, jolloin sinne on jäänyt ”parittomia” emäksiä ja juosteiden päät roikkuvat irrallaan. Kun paikalle tuodaan kolmas yksinkertainen DNA-juoste, sen emäkset voivat muodostaa parin DNA-kaksoisjuosteiden parittomien emästen kanssa. Kun kolmannen juosteen emäkset liittyvät kaksoisjuosteiden parittomiin emäksiin, DNA-juosteet muodostavat suljetun piirin. Yhteyden irtikytkeminen tapahtuu vastaavasti tuomalla paikalle neljäs DNA-juoste, joka yhdistyy alkuperäiset DNA-juosteet yhdistäneen juosteen kanssa, jolloin juosteiden piiri avautuu. Näin DNA:sta rakennettua mekanismia voidaan myös ohjata DNA:n avulla. Koska DNA:sta voidaan tuottaa lähes loputtoman paljon muunnelmia, voidaan rakentaa eri tarkoituksiin sopivia DNA-mekanismeja, joita ohjaillaan liittämällä niihin juuri tietystä emäsjärjestyksestä koostuvia DNA-juosteita. DNA-pohjaisten teknisten sovellusten kehitys etenee ripeästi. Parhaillaan tutkitaan käytännön ratkaisuja, joilla DNA-juosteet saadaan toimimaan kytkiminä virtapiireissä. Jos tutkimus edistyy suunnitelmien mukaan, pian voidaan valmistaa tietokoneiden mikropiirejä, joilla on nykyisten miljoonien transistorien asemesta miljardeja virtapiirejä.

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: