Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, кажется, уже давно. Новое исследование свидетельствует о важном открытии в области наномашин в живых системах.

Профессор Сасон Шайк из Еврейского университета Иерусалима и доктор Кшатреш Дутта Дубей из университета Шив Надар провели молекулярно-динамическое моделирование ферментов цитохромов Р450 или CYP450s и обнаружили, что эти ферменты проявляют уникальные свойства мягкой робототехники.

Цитохромы Р450 (CYP450s) — ферменты, встречающиеся в живых организмах и играющие важнейшую роль в различных биологических процессах, в частности, в метаболизме лекарств и ксенобиотиков. Проведенное моделирование показало, что CYP450 обладают четвертым измерением — способностью чувствовать и реагировать на раздражители, что делает их мягкими роботами-наномашинами в живой материи.

В каталитическом цикле этих ферментов молекула, называемая субстратом, связывается с ферментом. В результате происходит процесс, называемый окислением. Структура фермента имеет замкнутое пространство, что позволяет ему выступать в роли сенсора и мягкого робота. Он взаимодействует с субстратом с помощью слабых взаимодействий, таких как мягкие удары. Эти взаимодействия передают энергию, заставляя двигаться части фермента и молекулы внутри него. В результате этого движения образуется особое вещество — оксожелезо, которое служит ферменту для окисления различных веществ.

Основной вывод, который можно сделать на основе молекулярно-динамического моделирования, заключается в том, что каталитический цикл CYP450s сложен, но следует логической последовательности. Ограниченное пространство фермента, стратегическое расположение остатков и каналы позволяют ему быть чувствительным сенсором субстрата, собственных изменений гема и конформационных сдвигов в активном сайте. Такая способность к восприятию и реагированию позволяет создать мягкого робота с четвертым измерением чувствительности, что ранее не наблюдалось в обычной трехмерной материи.

Мы обнаружили, что CYP450 действуют как мягкие роботы в живой материи, демонстрируя удивительную способность к восприятию и реагированию. Это захватывающее открытие, и мы полагаем, что аналогичные механизмы механотрансдукции сигналов мягкого воздействия могут действовать и в других мягких роботах в природе, — заявил профессор Сасон Шайк, один из ведущих исследователей.

Полученные результаты открывают новые возможности для исследований в области мягкой робототехники, поскольку все большее значение приобретают четырехмерные материалы, приводимые в движение внешними триггерами. Такие материалы, например, гидрогели, созданные с помощью 3D-печати, напоминают ферменты по своей способности чувствовать и вызывать изменения. Последствия этого открытия выходят за рамки биологии и химии, потенциально революционизируя такие области, как разработка искусственного интеллекта и синтез саморазвивающихся полимеров/гелей.

Доктор Кшатреш Дутта Дубей, соавтор исследования, добавил:

Мы вступаем в захватывающую эру химии, когда мягкая робототехника и интеллектуальный дизайн наномашин могут привести к беспрецедентным достижениям. В будущем возможно создание саморазвивающихся полимеров и вечных наномашин, способных синтезировать новые молекулы по своему желанию.

По мнению ученых, интеграция языка мягкой робототехники и машинного программирования может ускорить прогресс в разработке четырехмерных материалов и раскрыть весь потенциал мягкой робототехники.

07.08.2023


Подписаться в Telegram



Нано

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследоват...

ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств

Как работает электроника нового поколения и&nb...

В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен

Установку, которая перерабатывает печную сажу&...

Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов

Новый метод выращивания крошечных металлически...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии