“DNA折纸”创造了美洲地图

2017-04-09 08:09:13

作者:Duncan Graham-Rowe(图片来源:Paul Rothemund)(图片来源:Paul Rothemund)用精细折叠的DNA链产生了一幅仅几百纳米的美洲地图,采用了一种操纵被称为“DNA”的分子的新技术折纸”纳米级地图以其实际大小的200万亿分之一绘制了北美和南美,旨在展示使用该方法操纵DNA的精确性和复杂性根据地图的创建者,美国帕萨迪纳市加州理工学院的Paul Rothemund,DNA折纸对于构建包括分子机器和量子计算机组件在内的未来纳米设备非常重要该技术利用了以下事实:DNA的互补碱基对将自动粘在一起并涉及以许多不同方式折叠单链DNA为了制作纳米图,罗特蒙德首先需要创造一个合适的“画布”他使用了一种来自细菌破坏病毒的单链DNA,称为M13 mp18使用较小的互补DNA链将该链以规则的间隔一遍又一遍地折叠,其将所述链的两部分拉在一起以产生每个折叠结果是由长双螺旋制成的平坦表面,包括单根长股和沿其长度粘贴的200多根短股,在关键位置将其“钉合”在一起如果此螺旋是完美形成的,则画布将显示为空白但是,通过使用短链DNA,包含不粘在主链上的碎片,可以使帆布的一部分脱颖而出精确控制这些额外位的位置使得Rothemund可以绘制出地图的形状为了使设计过程不那么复杂,Rothemund创建了一个软件,可以确定哪些短链序列会产生不同的形状 Rothemund说,应该可以使用这种方法将量子点或碳纳米管化学结合到DNA后精确排列美国波士顿哈佛医学院生物分子纳米技术小组的William Shih表示,这为构建纳米级结构提供了最灵活的方法 Shih正在试验这种技术,作为制造分子3D笼子的一种手段,可以用来制造分子马达这不是第一次使用DNA来制作结构 - 这个想法最初是由美国纽约大学的Nadrian Seeman开发的--Rothemund的方法将事情提升到一个新的复杂程度他表示,尽管Rothemund只制作了2D形状,但没有什么可以阻止这种技术应用于制作复杂的3D结构这些可以作为一次性支架,以帮助分子和碳纳米管自组装其他使用相同技术创建的“DNA艺术品”包括“笑脸”,复杂的几何形状和双螺旋图片,