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

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса