Американские биоинженеры превратили спиральные частицы вирусов в кубики "Лего", из которых они собрали ряд объектов, в том числе и плоскую призму, которая расщепляет свет благодаря структуре, похожей по своему устройству на лапшу быстрого приготовления, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature .
"Нас вдохновил пример живой природы. Многие удивительные природные материалы составлены из примитивных "кирпичиков". Мы создали механизм, который позволяет собирать сложные структуры, такие как коллаген, хитин или целлюлозу, из простейших спиральных молекул", - заявил руководитель исследовательской группы Сын-Вук Ли (Seung-Wuk Lee) из Калифорнийского университета в Беркли (США).
Ли и его коллеги создали ряд "вирусных" материалов с совершенно разными свойствами из одних и тех же частиц патогена, опираясь на то, как изменяется структура коллагена в зависимости от плотности и вида "упаковки".
"Мы заметили, что коллаген меняет свою форму и свойства в зависимости от того, насколько плотно он упакован, иначе говоря - форма и функция коллагена зависит от окружающих его условий. К сожалению, коллаген крайне сложно изучать из-за того, что нам крайне трудно управлять его физическими свойствами и химической структурой. Нам потребовались более простые "кубики" - частицы вирусов - для решения этой проблемы", - пояснил другой участник группы Ву-Че Чхун (Woo-Jae Chung) из Калифорнийского университета.
Авторы статьи создали коллагеноподобное вещество-"суп" из смеси вирусов-бактериофагов M13, воды и солей. Вирус М13 безвреден для человека и по своей форме напоминает спираль, закрученную в виде колеса водяной мельницы с лопатками по его периметру. Как отмечают ученые, одиночные узлы в молекулах коллагена очень похожи по своей структуре на этот вирус.
Такая смесь заливалась в специальную ванну, и в нее ученые погружали небольшие полоски стекла и медленно поднимали их. Тонкий слой вирусных "кубиков" прилипал к поверхности стекла под действием эффекта "кофейного кольца" и через некоторое время вся его поверхность была покрыта тонкой пленкой. Меняя концентрацию вирусных частиц и скорость подъема полосок, ученые получили несколько материалов, оптические свойства которых заметно отличались.
Часть пленок оказалась похожей на зеркала разных цветов, другая, с большей концентрацией вирусных частиц, была прозрачной и расщепляла свет как обычная треугольная призма. Как отмечают ученые, по своей структуре "вирусная" призма напоминала многослойный брикет лапши быстрого приготовления.
"Мы можем определить тип структуры, которую мы получим при складывании вирусных "кубиков", просчитав всю кинетику и термодинамику процесса сборки. Мы можем управлять уровнями порядка, направлением изгиба, толщиной и шириной собираемого материала", - заявил Чхун.
Ученые проверили свое изобретение на практике, нарисовав картину зубной эмалью при помощи "шаблона"-вирусной пленки. Исследователи подготовили специальную пленку, в которой часть вирусов была запрограммирована на уничтожение живых клеток, а другая - на бездействие. Они наклеили этот шаблон на культуру клеток зубной ткани, вырабатывающих эмаль. Через некоторое время вирусная пленка уничтожила "ненужные" клетки и ученые получили изображение, нарисованное при помощи зубной эмали.
Авторы статьи предполагают, что их подход позволит создать ряд новых материалов из других видов наночастиц и поможет биологам изучить механизм образования белковых клубков, которые убивают нервные клетки людей, страдающих от болезни Альцгеймера.
Источник: rsci.ru
