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DNA机器或可用来制造纳米传感器

作者:亚博游戏娱乐平台官网 时间:2021-11-15 00:10
本文摘要:在一项新的研究中,来自中国上海交通大学、美国艾默理大学和普渡大学的研究人员利用DNA建构出有非常简单的机器,这种机器是由DNA阵列构成,这些DNA阵列由共轭地在两种有所不同的形状之间展开转换的模块化DNA结构单元装配而出。他们说道,这些DNA机器有可能被用来生产纳米传感器或放大器。 潜在地,它们有可能经人组后构成逻辑门,即分子计算机的零件。

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在一项新的研究中,来自中国上海交通大学、美国艾默理大学和普渡大学的研究人员利用DNA建构出有非常简单的机器,这种机器是由DNA阵列构成,这些DNA阵列由共轭地在两种有所不同的形状之间展开转换的模块化DNA结构单元装配而出。他们说道,这些DNA机器有可能被用来生产纳米传感器或放大器。

潜在地,它们有可能经人组后构成逻辑门,即分子计算机的零件。涉及研究结果于2017年6月22日在线公开发表在Science期刊上,论文标题为“ReconfigurationofDNAmoleculararraysdrivenbyinformationrelay”。

论文通信作者为艾默理大学-佐治亚理工学院库尔特生物医学工程系助理教授YonggangKe博士、上海交通大学电子信息与电气工程学院科学家JieSong和普渡大学化学系ChengdeMao。作为对一种外部触发器做出的反应,DNA阵列转变形状。

图片来自YonggangKe。Ke说道,这些DNA机器需要在空间中传送线性的信息位,或者缩放信号。

Ke说道,“在基于DNA的计算出来领域,DNA所含信息,但是这些DNA分子在溶液中飘浮着。这项新的研究的精致之处在于我们在一种现实的机器中将这些DNA零件相连在一起。”类似于地,几家实验室已利用DNA生产出有纳米机器,如镊子和轮椅。

Ke说道,他的团队对DNA阵列的研究阐述了如何生产出有具备更为简单的动态不道德的结构。这些DNA阵列的结构看上去看起来手风琴式的可前端安全门。伸延或膨胀一个结构单元也不会造成附件的结构单元转变形状,就像多米诺骨牌那样发挥作用。这些DNA阵列的结构单元利用DNA双螺旋堆栈在一起时取得的能量维持稳定性。

为了保持稳定,这些结构单元的四个片段需要肩并肩地在两种有所不同的方向上成对排序。通过让一条DNA链在一个DNA阵列的边缘伸延出来,这些研究人员建构出有一种外部触发器。

当重新加入这条DNA链时,它断裂坐落于边缘的结构单元,从而转变其形状。为了可视化仔细观察这些DNA阵列,这些研究人员使用了原子力显微镜。他们建构出有长方形的11x4DNA阵列和11x7DNA阵列,重新加入启动时链,随后需要仔细观察到这种多米诺骨牌效应从坐落于拐角处的结构单元传播到DNA阵列的其余部分。通过在这些DNA阵列上设计断裂点,就需要在指定的位点上暂停或新的开始它们的多米诺骨牌效应。

这些结构单元的形状转化成可通过温度或化学变性剂加以调节。作为参照,这些长方形DNA阵列约长50纳米,宽几百纳米,额比一个HIV或流感病毒颗粒小一些。为了建构这些DNA阵列结构,这些研究人员使用折纸术和模砖(modularbrick)方法。

这两种长方形DNA阵列是通过DNA链在溶液中找寻它们的互补链展开自我装配。在温度增高或不存在变性剂的条件下,这种折纸法术造成更为平稳的结构构成。在这项新的研究中,这些研究人员证实他们需要利用DNA阵列的结构单元建构出有长方形DNA阵列机构和管状DNA阵列机构。他们也需要建构出有具备三种基础构象的长方体DNA阵列机构,而这些二维的DNA阵列结构单元仅有具备两种构象。

Ke说道,他的团队正在希望研究利用这些完全相同的基础设计原则生产更大的更为简单的具备三维形状的机器。


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