Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Создан особый гелевый материал из микротрубочек, капли которого способны самостоятельно двигаться против течения
Американские физики создали особый гелевый материал из микротрубочек, капли которого способны самостоятельно двигаться против течения или плыть в произвольном направлении, что позволит создать материалы, имитирующие поведение живых клеток, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Одной из отличительных черт живых организмов является их способность двигаться в произвольном направлении, в том числе и при противодействии среды. Одноклеточные организмы и бактерии двигаются по питательной среде при помощи белковых микротрубочек в их жгутиках или псевдоподиях. Эти микротрубочки состоят из белка тубулина, способного к растяжению или сокращению, что позволяет организму совершать движения.
Группа физиков под руководством Звонимира Догича (Zvonimir Dogic) из университета Брандейса в городе Уолтхэм (США) попыталась использовать подобные нити для создания особых искусственных материалов, способных двигаться таким же образом, что и живые организмы.
Для этого ученые извлекли отдельные "детали" этого механизма из живых клеток — белковые микротрубочки и белки из семейства кинезинов — и попытались превратить их в молекулярный двигатель. Для этого ученые добавили в раствор молекулы другого белка — стрептавидина, который "сшивал" отдельные трубки и присоединенные к ним хвосты кинезинов в "связки" из микротрубочек.
Затем исследователи объединили отдельные "двигатели" из микротрубочек в единое целое, смешав их с набором из полимерных спиралей. По словам ученых, подобная конструкция достаточно устойчива с химической точки зрения и сохраняет стабильность в течение продолжительного времени.
Ученые проверили, работает ли их изобретение, добавив к раствору с "двигателями" универсальный источник энергии в живых клетках — молекулы АТФ. В результате этого молекулы кинезинов начинали двигаться по цепочкам тубулина, вынуждая их менять свою форму и расположение.
Убедившись в наличии активности, авторы статьи решили проверить, как поведут себя микроскопические капли геля, внутрь которых будут встроены молекулярные "моторы". Догич и его коллеги изготовили несколько таких частиц и выпустили их на поверхность маслянистой жидкости.
Оказалось, что гелевые капли диаметром в несколько десятков микрометров достаточно активно двигались — в общей сложности каждая частица преодолела около 250 микрометров пути за 33 минуты движения. Относительно скромная дистанция движения объясняется тем, что капли в большинстве случаев двигались не по прямым линиям, а по кругу. По словам ученых, скорость движения таких капель можно менять, увеличивая или уменьшая концентрацию молекул АТФ в растворе.
В своих следующих работах Догич и его коллеги попытаются найти способ управлять направлением движения капель. Поиск ответа на данный вопрос поможет понять, как живые клетки научились двигаться в конкретном направлении, заключают ученые.
