ДНК-звезды для улавливания вирусов

Дизайнерские ДНК в форме пентаграмм оказались надежными ингибиторами вирусов, препятствуя их проникновению в цитоплазму. Иллюстрация Physorg

Суть нового достижения связана с фундаментальным биологическим взаимодействием белков с нуклеиновыми кислотами. У этих молекул есть участки соответствия друг другу. ДНК-звезды, полученные в Нанкине и Трое, несут пять таких участков-паттернов контактов ДНК с белковыми кластерами на поверхности вирусной оболочки (ED – envelope domain). Пентаграммы оказались надежными ингибиторами вирусов, которые не могут осесть на клеточную поверхность и проникнуть в цитоплазму. Авторы считают, что созданная ими молекулярная платформа может быть приспособлена и для предупреждения других вирусных заболеваний – лихорадки эбола и зика, а также лихорадок Западного Нила и Рифтовой долины (Rift valley).

В Гарварде для создания белковых оболочек (капсида) вируса, используемого в генной терапии для переноса здоровых генов, использовали машинное обучение. По этой методике проверили 200 тыс. вариантов оболочечного белка, состоящего из 735 аминокислот.

Распознавание играет огромную роль в биологии и физике. Создание различных распознающих систем имеет большое значение. Дальнейшим развитием в этой области озабочены специалисты самых разных специальностей, начиная от создания классических фотоэлементов, в которых свет преобразуется в электрический сигнал.

Но световой спектр, на что обратил внимание еще Исаак Ньютон, весьма сложен и разнообразен, поскольку длины волн, составляющих спектр, весьма различны. В связи с этим специалисты Университета Дьюка в г. Дарэм (США) предложили наноловушки для улавливания фотонов света с разной длиной волны. «Сепарация» света осуществляется с помощью серебряных наночастиц кубической формы разного размера, которые реагируют на волны синего, зеленого и красного света.

«Столпы» и кубы, покрытые поливинил-пиролидоном (PVP), конвертируют световую энергию в тепловую, реализуя тем самым пироэлектрический преобразователь. Помогает преобразованию тонкий слой золота, который в качестве подложки реагирует в точке нагревания возникновением плазмона – единой электронной волны. Благодаря плазмонике в новом детекторе удалось достичь рекордной 98-процентной конверсии световой энергии в электрическую, которая к тому же осуществляется в 500 тыс. раз быстрее, нежели в нынешних термокамерах. Новый детектор был опробован на засеянных полях, что позволило выявить растения, получившие оптимальное количество воды и удобрений, и те, что нуждаются в добавках того и другого. Сверхбыстрый пироэлектрический фотодетектор позволил уменьшить расход удобрений, половина которых сегодня смывается в реки и другие водоемы.

Приборы, основанные на этом эффекте, могут оказаться очень полезными и, например, в хирургии. С их помощью можно точно определять границу, отделяющую измененную ткань от здоровой. Но зачастую врачам необходимо в миллионах случаев «заглянуть» в глубь ткани или органа. Скажем, при маммологических исследованиях глубина пенетрации достигает 7–8 см.

Для помощи врачам биоинженеры Университета в г. Баффало (США) создали портативный фотоакустический детектор, с помощью которого без рентгеновских обследований определяется состояние кровеносных сосудов, питающих молочную железу. 3D-изображения сосудов в Dual Scan Mammoscope (DSM) строятся благодаря работе двух линейных передатчиков излучения частотой 2,25 MHz, содержащих по 128 элементов. Колебания звукового спектра с их помощью преобразуются в световые импульсы, передаваемые по оптоволокну. На все исследование с 3D-разрешением в 1 мм требуется минута. Авторы уверяют, что с помощью их DSM можно увидеть очаги патологии размером менее миллиметра.