Ultimate magazine theme for WordPress.

پیچ و تاب جدیدی در مورد اریگامی DNA : ساختارهای Meta-DNA دنیای فناوری نانو DNA

0

پیچ و تاب جدیدی در مورد اریگامی DNA : ساختارهای Meta-DNA دنیای فناوری نانو DNA را دگرگون می کنند

 

 

پیچ و تاب جدیدی در مورد اریگامی DNA : ساختارهای Meta-DNA دنیای فناوری نانو DNA را دگرگون می کنند
تصاویر و تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از چند وجهی های سه بعدی مختلف که با اتصال M-DNA مثلثی متصل به خود و M-DNA مستطیلی ساخته شده اند. از چپ به راست: چهار ضلعی ، دو پیرامید مثلثی ، هشت ضلعی ، دو پیرامید پنج ضلعی ، منشور مثلث ، منشور مستطیل ، منشورهای پنج ضلعی و شش ضلعی. اعتبار: هائو یان

پیچ و تاب جدیدی در مورد اریگامی DNA : ساختارهای Meta-DNA دنیای فناوری نانو DNA را دگرگون می کنند تیمی از دانشمندان ASU و دانشگاه شانگهای جیائو تانگ (SJTU) به رهبری هائو یان ، استاد میلتون گلیک ASU در دانشکده علوم مولکولی و مدیر مرکز طراحی مولکولی و بیومتیمیک موسسه Biodesign ، به تازگی ایجاد نوع جدیدی از ساختارهای متا DNA را اعلام کرده است که زمینه های الکترونیکی الکترونیکی (از جمله ذخیره سازی اطلاعات و رمزگذاری) و همچنین زیست شناسی مصنوعی را باز می کند.

دانشکده ها : این تحقیق امروز در Nature Chemistry منتشر شد – با توجه به اینکه مفهوم خود-مونتاژ meta-DNA ممکن است دنیای میکروسکوپی فناوری نانو DNA ساختاری را کاملاً متحول کند.

این امر رایج است که ماهیت قابل پیش بینی جفت سازی پایه واتسون-کریک و ویژگی های ساختاری DNA باعث شده است که DNA به عنوان یک ساختمان سازگار همه کاره برای مهندس پیچیده مورد استفاده قرار گیرد ساختارهای مقیاس نانو و دستگاه ها.

“یان توضیح داد:” یک نقطه عطف در فناوری DNA مطمئناً اختراع DNA اریگامی بود ، جایی که یک DNA تک رشته ای طولانی (ssDNA) با کمک صدها رشته اصلی اصلی DNA به شکل های مشخص شده تا می شود. ” “با این حال مونتاژ معماری DNA با ابعاد بزرگتر (میکرون تا میلی متر) که تا همین اواخر استفاده از DNA اوریگامی را محدود می کرد ، چالش برانگیز بوده است.” ساختارهای جدید به اندازه میکرون به ترتیب عرض یک موی انسان است که ۱۰۰۰ برابر بزرگتر از ساختارهای نانو DNA اولیه است.

از زمانی که جلد مجله Science را در سال ۲۰۱۱ با نانوساختارهای ظریف DNA اریگامی خود گرفتند ، یان و همکارانش بی وقفه کار می کردند و از الهام از طبیعت استفاده می کردند و به دنبال حل مشکلات پیچیده انسان بودند. p>

“در این تحقیق فعلی ما یک استراتژی متنوع” meta-DNA “(M-DNA) ایجاد کردیم که به انواع مختلف زیر میکرومتر به ساختارهای DNA در اندازه میکرومتر اجازه می دهد تا خود جمع شوند به روشی مشابه ساده رشته های کوتاه DNA در سطح مقیاس نانو مونتاژ می شود. “

این گروه نشان داد که یک نانوساختار DNA مارپیچی ۶ مارپیچی در مقیاس زیر میکرومتر (meta-DNA) می تواند به عنوان یک آنالوگ بزرگ DNA تک رشته (ssDNA) و دو متا DNA حاوی مکمل استفاده شود. “جفتهای متا-پایه” می توانند مارپیچهای دوتایی را با دستی برنامه ریزی شده و زمین های مارپیچ تشکیل دهند.

با استفاده از بلوک های ساختمانی meta-DNA آنها مجموعه ای از معماری های زیر میکرومتر تا مقیاس میکرومتر از جمله اتصالات چند بازوی متا ، چند وجهی ۳-D و شبکه های مختلف ۲-D / 3-D ساخته اند. آنها همچنین یک واکنش سلسله مراتبی تغییر مکان رشته در meta-DNA را برای انتقال ویژگی های دینامیکی DNA به meta-DNA نشان دادند.

با کمک استادیار پتر سولک (پیام کوتاه) آنها از یک مدل محاسباتی دانه درشت DNA برای شبیه سازی M-DNA دو رشته استفاده کردند ساختار و برای درک عملکردهای مختلف ساختارهای چپ دست و راست دست که بدست آمده است.

علاوه بر این ، آنها فقط با تغییر انعطاف پذیری محلی M-DNA فردی و فعل و انفعالات آنها ، توانستند مجموعه ای از ساختارهای DNA زیر میکرومتر یا میکرون را از ۱D به ۳-D با طیف گسترده ای از هندسی بسازند. اشکال ، از جمله متصل ها ، کاشی های متقاطع متا دو (M-DX) ، چهار ضلعی ها ، هشت ضلعی ها ، منشورها و شش نوع شبکه مشبک بسته بندی شده.

در آینده ، مدارهای پیچیده تر ، موتورهای مولکولی و دستگاه های نانو می توانند با استفاده از M-DNA منطقی طراحی شوند و در برنامه های مربوط به حسگر زیستی و محاسبات مولکولی مورد استفاده قرار گیرند. این تحقیق ایجاد ساختارهای DNA در مقیاس میکرون پویا را که با تحریک قابل تنظیم هستند ، به طور قابل توجهی عملی تر می کند.

نویسندگان پیش بینی می کنند که معرفی این استراتژی M-DNA فناوری نانو DNA را از نانومتر به مقیاس میکروسکوپی تبدیل خواهد کرد. با این کار طیف وسیعی از ساختارهای استاتیک و دینامیکی پیچیده در زیر میکرومتر و مقیاس میکرون ایجاد می شود که بسیاری از برنامه های جدید را قادر می سازد.

به عنوان مثال ، این ساختارها ممکن است به عنوان داربست برای الگوسازی اجزای عملکردی پیچیده که بزرگتر و پیچیده تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می شد ، استفاده شوند. این کشف همچنین ممکن است منجر به رفتارهای پیچیده و پیچیده تری شود که از سلول یا اجزای سلولی با ترکیبی از واکنشهای مختلف جابجایی سلسله مراتبی مبتنی بر M-DNA تقلید می کنند.


استفاده از DNA اریگامی برای ساخت دستگاههای نانو در آینده

اطلاعات بیشتر: ساختارهای Meta-DNA ، شیمی طبیعت (۲۰۲۰). DOI: 10.1038 / s41557-020-0539-8 ، www.nature.com/articles/s41557-020-0539-8
تهیه شده توسط دانشگاه ایالتی آریزونا
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.