При изготовлении механических устройств молекулярных размеров необходимо учитывать, что они должны быть изготовлены с атомарной точностью. Сделать это можно будет с помощью управляемого механосинтеза – формирования химических связей за счет механического приближения электронных оболочек атомов друг к другу.

Кроме разработки таких машин необходимо решить проблему их передвижения.

Традиционные моторы на наноуровне просто неприменимы. Есть варианты использовать крохотные перепады температур («Первый наномотор») или двигатель, работающий на наноструктурированном пористом кремнии («Топливо для нанороботов»). Однако ни одно из решений не стало пока настолько удобным и простым, чтобы получить повсеместное признание.

В микромире, обнаруживается масса «наномоторов», то есть, миниатюрных и эффективных механизмов, приводящих во вращение жгутики и обеспечивающих движение, скажем, бактериальной клетки.

Некоторые из этих «биомоторов», считается, используют в своей работе квантовый туннельный эффект. Вкратце объясним, как это происходит. При прохождении тончайшей иглы (на конце – не толще атома) близко над поверхностью образца часть электронов из него «перепрыгивает» через вакуум, создавая ток от образца к игле. Величина тока сильно меняется в зависимости от дистанции, так что малейшие перепады на поверхности образца можно зафиксировать

Туннельный эффект можно использовать и для приведения в действие искусственно созданных наномоторов. Ученые смоделировали структуру, состоящую из короткой углеродной нанотрубки, к которой прикреплены 3 или 6 молекул-«ножек», заканчивающиеся «лопастями», проводящими ток

И с каждым таким «проскоком» ротор вращается на 120 или 60 градусов, в зависимости от числа «ножек». Дело в том, что появление заряда на одной лопасти и его исчезновение на другой создает кратковременный дипольный момент на роторе в целом. И этот диполь моментально стремится выровняться во внешнем поле, которое также создают электроды.

Структура эта очень похожа на колесо старинной водяной мельницы. Но работает она намного хитрее: между неподвижно закрепленными электродами и подвижными лопастями время от времени проскакивает электрон. Работать она сможет и при обычной температуре

Ученые из университета Райса уже создали наименьшую в мире движущуюся наносистему – наномашину, которая ездит как настоящие легковые машины.

Ширина наноавтомобиля — 4 нанометра, чуть больше, чем толщина ДНК. Он имеет раму и оси, к которым и присоединены химическими связями фуллерены.

Исследователи придумали оригинальный метод приведения в движение наномашины: они нагрели ее до 200° С, что вызвало вращение фуллеренов на химических связях, соединяющих их с «рамой машины». От вращения четырех молекул наносистема пришла в движение и смогла катиться по плоской золотой поверхности.

Чтобы убедиться в том, что машина действительно «ездит», а не скользит, и ее передвижения связаны с вращением фуллеренов-колес, ученые использовали сканирующую туннельную микроскопию (СТМ). Каждую минуту ученые получали СТМ снимки машины, доказывающие, что колеса действительно вращаются, и благодаря их вращению машина может ехать

Перенос ДНК в клетку при которой не происходит повреждения клеточной мембраны выполняется путем трансдукции, контролируемым процессом в котором передаточным звеном служат векторы, прикрепляющиеся к клеточной стенке и облегчающие проникновение внутрь клетки. В этом состоит ее отличие от трансфекции, при которой производится разрыв клеточной мембраны, и внедрение ДНК происходит с помощью физических или электролитических методов. Векторы для передачи обычно получают из основных цепей нуклеиновой кислоты вируса, поскольку они более эффективны, чем невирусные препараты. Часть вирусной нуклеиновой кислоты, которая управляет прикреплением и проникновением в клетку, сохраняется, а клеточная мембрана остается

Одними из лучших носителей для введения чужеродной информации в животную клетку являются вектора на основе ретровирусов, например, на основе вируса лейкоза мышей. Они обеспечивают высокоэффективный перенос генов и их стабильное встраивание в хромосому клеток-мишеней. В основном трансформации животных клеток осуществляют либо с помощью ретровирусов (около 40% от всех трансформаций), либо путем упаковки ДНК в липосомы (25%), реже используют аденовирусы, так как они могут вызывать сильный иммунный ответ, кроме того, невозможно их повторное введение.

Если проблема доставки чужеродной ДНК in vitro практически решена, а ее доставка в клетки-мишени разных тканей in vivo успешно решается (главным образом путем создания конструкций, несущих рецепторные белки, в том числе и антигены, специфичные для тех или иных тканей), то другие характеристики существующих векторных систем - стабильность интеграции, регулируемая экспрессия, безопасность — все еще нуждаются в серьезных доработках.