. Біологічних макромолекул І НАНОТЕХНОЛОГІЯ
Матеріали низки семінарів і симпозіумів, проведених у різних країнах, останнім часом (див., наприклад, матеріали Міжнародної конференції NanoTech 2005. May 8-12. Anaheim, California, USA) [3] показують, що число досліджень в областях нанотехнології, в яких використовуються біологічні макромолекули, стрімко збільшуються. Такий інтерес до біологічних молекул є цілком виправданим. У процесі еволюції біологічні молекули придбали цілий ряд таких властивостей, які роблять їх украй привабливими для застосування в нанобіотехнології. Серед них можна відзначити наступні: по-перше, потрібно відзначити хімічне різноманіття «будівельних блоків», таких як амінокислоти, ліпіди і нуклеотиди (нуклеозиди), незрівняне за своєю чисельністю зі «будівельними блоками» на неорганічної основі; по-друге, самі «будівельні блоки» схильні до спонтанного, але регульованим на молекулярному рівні утворення складних просторових структур; по-третє, існує безліч шляхів, по яких відбувається збірка (полімеризація) «будівельних блоків», що відкриває можливість створення величезного ряду наноструктур. Ієрархія самозбирається біологічних структур починається з мономерів (тобто нуклеотидів і нуклеозидів, амінокислот, ліпідів та ін.), Які утворюють біополімери (такі, як ДНК, РНК, білки, полісахариди), потім їх ансамблі (мембрани, органели) і, нарешті, клітини, органи і навіть організми. (Можна сказати, що біологія - це наука, в якій нанобіотехнологія дійсно «працює»). Нарешті, нанобіоматеріали, часто одержувані в результаті самосборки, можуть мати не тільки поліпшені властивості, а й унікальні області застосування. Поєднання хімічної реакційної здатності біополімерів, з їх схильністю до створення ієрархічних наноструктур, можливість промислового отримання біополімерів роблять ці молекули зручним об'єктом для застосування в нанотехнології. Тому використання біологічних молекул для створення штучних наноструктур на основі принципів, пропонованих природою, виглядає цілком природним. Було б дивним не використовувати для наноконструірованія ті можливості, які широко надає жива природа. Більше того, успіхи в хімічному синтезі та біотехнології, що дозволяють поєднувати «будівельні блоки» різної природи, тобто створювати «химерні» молекули, що містять у своєму складі, наприклад, амінокислоти і синтетичні органічні ланцюга, відкривають фантастичну можливість - вони дозволяють створювати такі нанобіоматеріали і наноструктури, які, в принципі, відсутні в природі. Таким чином, можна очікувати, що в міру розвитку нанобіотехнології відбуватиметься «перенесення» біополімерів зі світу біології у світ техніки.
. Нуклеїнових кислот - ОСНОВА ДЛЯ СТВОРЕННЯ наноконструкцій
Можливість застосування нуклеїнових кислот для створення наноконструкцій з регульованими параметрами заснована на обліку ряду властивостей, характерних тільки для цих молекул:
а) одне - і дволанцюжкові молекули нуклеїнових кислот з наперед заданими послідовностями азотистих основ можуть бути отримані в промислових масштабах засобами сучасної біотехнології;
б) висока локальна жорсткість коротких (довжиною 500 - 1000?) молекул дволанцюжкових нуклеїнових кислот при нормальних властивостях розчинника дозволяє використовувати такі молекули в якості «будівельних блоків» без порушення їх властивостей;
в) гнучка, одноцепочечная нуклеїнова кислота «дізнається» комплементарную їй іншу ланцюжок і за рахунок Н-зв'язків утворює з нею міцний комплекс, що відкриває можливість для отримання жорсткої дволанцюжкової структури;
г) формування місць «розгалуження» у складі дволанцюжкових молекул нуклеїнових кислот у поєднанні з комплементарними (дізнався, «липкими») кінцями дозволяє створювати плоскі решітки та складні просторові структури;
д) пророкує і заздалегідь програмований характер просторових форм жорстких молекул дволанцюжкових нуклеїнових кислот при зміні властивостей розчинника і характер міжмолекулярної взаємодії в різних умовах відкривають шлях для спрямованої регуляції властивостей створюваних просторових конструкцій;
е) азотисті основи в просторових структурах нуклеїнових кислот зберігають здатність не тільки до взаємодії з різними хімічними сполуками і біологічно активними речовинами, але і до їх специфічної орієнтації щодо довгої осі молекули нуклеїнової кислоти, що надає всій конструкції додаткову хімічну реакційну здатність.
Наноконструірованіе на основі дволанцюжкових нуклеїнових кислот, тобто спрямоване створення складних просторових структур (наноконструкцій, наноматеріалів) з регульованими властивостями, «будівельними блоками» яких є молекули дволанцюжкових нуклеїнових кислот (ДНК або РНК), викликає останнім часом ...
