Разработана 3D-печать будущего — нужны лишь ДНК и вода

Еще относительно недавно чудом науки и техники нам казались грандиозные небоскребы. Теперь ученые возводят наноструктуры — невидимые глазу, но способные полностью перевернуть наши представления о материалах будущего.

Вместо стали и бетона профессор химической инженерии Олег Ганг и его коллеги из Колумбийского университета используют ДНК — но не в привычном нам смысле, как генетический материал, а как строительный. Ученые программируют молекулы так, чтобы они самоорганизовались в сложные трехмерные формы, способные выполнять конкретные функции. Такие миниатюрные конструкции собираются сами по себе в воде, как бы «вырастая» из раствора, и при этом не требуют традиционного поэтапного производства, что экономит ресурсы и делает процесс экологически безопасным.

Инновационная технология позволяет превратить ДНК в управляемые строительные блоки — так называемые воксели, каждая грань которых соединяется с гранями соседних блоков с помощью заданной последовательности нуклеотидов. Этот процесс напоминает сборку трехмерного паззла, в котором каждое звено точно соответствует своему месту. Команда разработала алгоритм под названием MOSES, который определяет, какие воксели нужны для создания конкретной иерархически организованной наноструктуры. Этот подход — результат обратного проектирования: в нем сначала задается нужная форма и функция будущего объекта, а затем система сама рассчитывает, как «разложить» ее на молекулярные компоненты.