如果你想要3D打印幾英寸高的東西,可擠出的塑料是比較好的介質。但是當您需要在納米尺度下的某個對象的話,DNA就是一個更好的選擇——但是,誰有這個功夫一個堿基一個堿基地去設計和組裝它們?這些難不住萬能的科學家。來自麻省理工學院(MIT)的一項新研究使得人們也可以用DNA設計、組成需要的形狀——其中的奧秘在于通過一個巧妙地算法來確定DNA中A、T、G和C堿基對的位置。
據天工社了解,與人們通常的印象不同的是,DNA的結構其實并不一定非得是雙螺旋的:通過改變堿基的排列順序或代之以其他分子,科學家們可以使DNA鏈扭向指定的方向,或者圍繞著某個方向纏繞——如果經過周密的設計,人們甚至可以讓一個DNA單鏈進行足夠的彎曲和纏繞,從而形成一個有用的幾何結構。
研究人員們稱,這些結構可以用于輸送藥物、制造像CRISPR Cas9基因編輯元素這樣的封裝工具,甚至可以存儲信息。
但是,其中最大的問題在于如何設計,比如,僅僅讓DNA鏈組成一個十二面體就是一個極其復雜的任務,幾乎沒有人有經驗能夠手工組裝如此復雜的分子,這些分子往往由數以千計的堿基對組成。
而這正是來自麻省理工學院、亞利桑那州立大學(Arizona State University)和Baylor大學的科學家們所要解決的。他們的這項成果已經被發(fā)表在了5月25日的《科學(Science)》雜志上。
來自MIT的Mark Bathe在一份新聞稿中說:“這份論文將問題從一位專家自己設計合成對象所需要的DNA,轉變成了該對象本身就成了起點,然后根據該算法自動定義所需要的DNA序列。”
這番話說得十分拗口,但是實際上,您所需要做的只是提供帶封閉曲面的3D形狀(比如多面體、圓環(huán)等),然后將其輸入計算機,并規(guī)定好規(guī)格范圍,您的工作就完成了。
在此之后,由研究人員們創(chuàng)建的這個算法將確定所需要的堿基的具體順序,這就提供了一個“腳手架”,然后一個DNA單鏈將圍繞著它進行彎曲和纏繞,形成所需的形狀。這個算法甚至有一個很酷的名字——DAEDALUS(用戶定義結構的DNA折紙序列設計算法)
下面就是科學家使用這種方法制造的各種迷人的DNA形狀(這些照片是用3D單粒子低溫電子顯微鏡拍攝的):
這種方法在醫(yī)學和基因編輯方面的用途是顯而易見,但是研究人員們認為該技術的用途將大大超越上述領域。
比如,DNA存儲就一下子變成了現(xiàn)實,人們可以使用這種算法創(chuàng)建出一種非常獨特的結果并將其用于二進制數據的編碼——也就是一個DNA納米級ROM磁盤,酷不酷?
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