研究人员将dna折叠成纳米级兔子的形状

今天发表在《自然》杂志上的一项研究表明,将DNA折叠成小兔子的形状比以往任何时候都要容易。折叠DNA并不是什么新鲜事,它被称为DNA折纸,但自动化的过程是很重要的。多亏了一套计算机算法,研究人员已经开发出一种方法来简化DNA组装之前的设计阶段,这是朝着纳米级3D打印迈出的重要一步。...

今天发表在《自然》杂志上的一项研究表明,将DNA折叠成小兔子的形状比以往任何时候都要容易。折叠DNA并不是什么新鲜事,它被称为DNA折纸,但自动化的过程是很重要的。多亏了一套计算机算法,研究人员已经开发出一种方法来简化DNA组装之前的设计阶段,这是朝着纳米级3D打印迈出的重要一步。

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如果DNA折纸是一个乐高项目,“碱基对”就是砖块

如果DNA折纸是一个乐高项目,“碱基对”-组成DNA双螺旋的生物单位-将是砖块。这些单位遵循严格的配对规则,因此碱基“A”只能与碱基“T”结合形成一个单位,而“C”只能将自身与“G”联系起来。当它们结合在一起时,碱基对就形成了非常可预测的形状——科学家们已经开始利用这些形状。这是DNA纳米技术的领域,这个领域的目标是设计和**由DNA制成的微小结构,然后可以用来输送药物,甚至**电子产品。目前,DNA操作费时、费钱;新方法有望使它更简单、更便宜。

这就是为什么今天的学习很重要。这是迈向全自动构建方法的坚实一步——除了DNA之外,它不会像你友好的邻居3D打印机那样。

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设计过程,从头到尾(Erik Benson和Bjö注册护士ö格伯格)

在这项研究中,研究人员使用设计软件在3D中绘制复杂的形状,例如瓶子、兔子和挥舞的人形。然后,他们使用专门定制的计算机算法来规划形成3D物体的DNA支架。因此,当研究人员在一只3D兔子身上运行他们的算法时,例如,计算机会吐出一系列短DNA序列,当在合适的温度条件下结合后,这些序列会自动组装成所讨论的兔子。

算法绘制出DNA序列来**兔子

下一步是订购建筑材料——因此研究人员把他们电脑生成的清单寄给了一家名为“集成DNA技术”的公司,这家公司专门从病毒中**DNA。他们得到了他们的供应品:装满近200条短DNA链的小试管。将这些人造的DNA链通过加热和冷却程序,促使它们按照算法确定的确切路径自动组装。

到研究人员完成时,他们手上已经有了微小的纳米级兔子形状的DNA。”所有的DNA链都在结构中找到了正确的位置ö注册护士ö格伯格是瑞典卡罗林斯卡研究所的化学工程师,也是这项研究的合著者。

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一个球,一个有缺口的圆环,一根棍子,一个螺旋,一个挥舞着的小木棍,一个瓶子,还有一个版本的斯坦福兔子(小时ögberg等人,2015)

德累斯顿理工大学的化学家托尔斯滕·施密特(Thorsten Schmidt)没有参与这项研究,他说:“(这)是以前没有做过的,这是新奇和令人惊讶的。”事实上,我们目前正在审查一项非常相关的研究,这也是Bj唯一不好的方面ö注册护士ö格伯格的研究是他们比我们快。”

“Bj唯一不好的一面ö注册护士ö格伯格的研究是他们比我们快。”

兔子虽然可爱,但不是研究的重点。相反,这是一个证明,科学家可以自动生成一个DNA序列,形成一个复杂的形状-最接近3D打印在一个非常小的规模。”这几乎是一个一键操作的过程ö格伯格说。如果科学家们能够完全自动化这个过程,他们将拥有一台真正的DNA打印机——一台可以让药物更容易地运送到身体的正确位置的打印机。

实际上,关于如何使用这些技术有很多想法。除了药物输送外,研究人员还在研究用非生物材料(如金)包裹DNA结构,这种材料在结构与光接触时会发生反应。

药物递送方法与金包DNA

但在这一点上,兔子和瓶子并没有起到什么作用。”我们并不真正关心基因信息ö格伯格说我们纯粹是把DNA用作建筑材料。”

现在这项研究已经发表,研究人员希望找到一种方法来**自己的建筑材料。这可能意味着使用从植物或细菌中提取的天然DNA来代替人工合成的DNA,Hö格伯格说。

“我们越来越擅长在纳米尺度上**结构,”Hö格伯格说。研究人员只需要找到一种方法,廉价地**出许多微小的DNA兔子,而且一次就可以**出来。

  • 发表于 2021-04-30 20:18
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  • 分类:互联网

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