Məlumat

DNT-origamini qeyri-nukleotidlərdən (DNT-dən deyil) həndəsi forma yaratmağa məcbur etməyin hər hansı bir yolu varmı?

DNT-origamini qeyri-nukleotidlərdən (DNT-dən deyil) həndəsi forma yaratmağa məcbur etməyin hər hansı bir yolu varmı?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Demək istədiyim odur ki, DNT-dən ibarət olmayan, məsələn, karbondan ibarət DNT-origami fiqurları yarada bilərikmi? Hətta mümkündürmü?


Bunu soruşmaq üçün sualınızı şərh edirəm:

DNT origami digər qeyri-DNT strukturlarının idarəolunan montajı üçün iskele kimi istifadə edilə bilərmi?

Bəli. Oxuduqlarıma görə, iki və üç ölçülü DNT quruluşları nanohissəciklərin yığılması üçün və zülalların və mineralların kristalizasiyasında bir nüvələnmə faktoru kimi istifadə edilə bilər. Bu nümunələri və daha çoxunu 2017 -ci ildən bəri uzun bir araşdırmada tapa bilərsiniz.1 Xüsusilə, 6.6 bölməsini oxuyun, Qeyri-DNT Materiallarının Strukturunun və Konformasiyasının Proqramlaşdırılması.

  1. Fan Hong, Fei Zhang, Yan Liu və Hao Yan. DNT Origami: Yüksək Sifarişli Strukturların Yaradılması üçün İskeleler. Kimya Rev. 2017, 117, 20, 12584-12640.

Elm adamları, karbon nanotüp sxemləri üçün DNA origami nano ölçülü çörək lövhələri hazırlayırlar

(A) -da, "qırmızı" və "mavi" DNT ardıcıllığı ilə etiketlənmiş tək divarlı karbon nanotüplər, DNT origami üzərindəki qırmızı və mavi əleyhinə iplərə yapışdırılır və nəticədə öz-özünə yığılmış elektron açar meydana gəlir. (B) -də belə bir quruluşun atom qüvvəsi mikroskopik görüntüsü. Mavi nanoborubka daha parlaq görünür, çünki o, qırmızı nanoborunun altındakı origaminin üstündədir. Ölçü çubuğu 50 nm -dir. (c) bəndində b-də göstərilən strukturun diaqrammatik görünüşü. Boz düzbucaqlı DNT origamidir. Origamiyə bərkidilmiş öz-özünə yığılmış DNT lenti struktur sabitliyini və idarə olunma rahatlığını artırır. Kredit: Paul W. K. Rothemund, Hareem Maune və Si-ping Han/Caltech/Təbiət Nanotexnologiyası

Kaliforniya Texnologiya İnstitutunun bir fənlərarası araşdırmaçı qrupu, nanölçülü elektron cihazların yeni növlərinin inkişafına səbəb ola biləcək bir işdə, DNT-nin özünü yığma qabiliyyətini karbon nanotüplərinin diqqətəlayiq elektron xüsusiyyətləri ilə birləşdirdi. karbon nanoborucuqlarının nanoölçülü elektron sxemlərə təşkili ilə bağlı uzun müddətdir davam edən problem.

Əsərlə bağlı bir sənəd 8 Noyabrın ilk onlayn nəşrində çıxdı Təbiət Nanotexnologiyası.

"Bu layihə" Caltech -dən başqa harada? "Adlı möhtəşəm layihələrdən biridir. hekayələr," Caltech-də kompüter elmləri, hesablamalar və sinir sistemləri və biomühəndislik üzrə dosent Erik Winfree və layihəyə rəhbərlik edən dörd müəllimdən biri deyir.

Layihə üçün həm ilkin ideya, həm də onun son icrası üç tələbədən gəldi: Hareem T. Maune, Marc Bockrathın laboratoriyasında karbon nanoboru fizikasını öyrənən aspirant (o vaxtlar Caltech-in tətbiqi fizika üzrə köməkçi professoru, hazırda Kaliforniya Universitetində). Riverside) Si-ping Han, William A. Goddard Caltech laboratoriyasında karbon nanotüpləri ilə DNT arasındakı qarşılıqlı əlaqəni araşdıran materialşünaslıq nəzəriyyəçisi, Charles və Mary Ferkel Kimya, Materialşünaslıq və Tətbiqi Fizika professoru və Robert D Winfree laboratoriyasında mürəkkəb DNT-nin öz-özünə yığılması üzərində işləyən kompüter elmləri üzrə bakalavr tələbəsi Barış.

Layihə 2005-ci ildə, Paul W. K. Rothemund öz inqilabi DNT origami texnikasını icad etdikdən qısa müddət sonra başladı. O vaxt Rothemund bu gün Winfree laboratoriyasında postdoktorluq alimi idi, o, biomühəndislik, kompüter elmləri, hesablama və sinir sistemləri üzrə baş elmi işçidir.

Rotemundun işi Maune, Han və Barişə karbon nanoborucuq dövrələrini qurmaq üçün DNT origami istifadə etmək ideyasını verdi.

DNT origami, gülüş üzləri və ya Qərb yarımkürəsinin xəritələri və ya hətta elektrik diaqramları kimi demək olar ki, sonsuz forma və naxışlar yaratmaq üçün proqramlaşdırıla bilən DNT-dən hazırlanmış öz-özünə yığılmış struktur növüdür. DNT baza ayrılmasının ardıcıllıq tanıma xüsusiyyətlərindən istifadə edərək, DNT origami, uzun bir tək viral DNT-dən və viral DNT-yə bağlanan və "zımbalanan" müxtəlif tipli qısa sintetik DNT zəncirlərinin qarışığından yaradılır, adətən təxminən 100 bir tərəfdə nanometr (nm).

Tək divarlı karbon nanoborucuqları karbon atomlarının yuvarlanmış altıbucaqlı torundan ibarət molekulyar borulardır. Ölçüləri 2 nm-dən az, lakin uzunluqları bir çox mikron olan, məlum olan ən güclü, ən istilik keçirici və elektronik cəhətdən maraqlı materiallardan biri kimi tanınırlar. İllərdir ki, tədqiqatçılar nanoölçülü cihazlarda onların unikal xüsusiyyətlərindən istifadə etməyə çalışırlar, lakin onları arzuolunan həndəsi naxışlara dəqiq şəkildə yerləşdirmək əsas maneə olub.

"Paulun söhbətini eşidən Hareem, nanotubları origamiyə taxmaq fikrindən həyəcanlandı" deyə Winfree xatırlayır. "Bu arada, Rob dostu Si-Pinglə danışırdı və müstəqil olaraq eyni fikirdən həyəcanlanırdılar."

Şagirdlərin həyəcanının altında, DNA origami -nin 100 nm -dən 100 nm -ə qədər molekulyar çörək lövhələri - elektron sxemlərin prototipləşdirilməsi üçün tikinti əsasları kimi istifadə oluna biləcəyi ümidi var idi ki, tədqiqatçılar sadəcə origami ardıcıllığını tərtib edərək xüsusi nanotüplər qurmaq üçün mürəkkəb qurğular qura bilərdilər. əvvəlcədən təyin edilmiş mövqelərə əlavə edin.

"Bu tələbələrlə söhbət etməzdən əvvəl," Winfree davam edir, "karbon nanotüpləri ilə işləmək və ya praktik məqsədlər üçün laboratoriyamızın DNT mühəndisliyi təcrübəsini tətbiq etmək heç bir marağım yox idi. bacarıqların spektri və çox böyük həvəs. Tam bir nəzəriyyəçi olan Si-Ping belə fikrin gerçəkləşməsinə kömək etmək üçün laboratoriyaya girdi. "

Caltech-in Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Bölməsinin sədri Ares Rosakis deyir: "Bu birgə tədqiqat layihəsi Caltech-də elm və mühəndislik sahəsində ən yaxşı tələbələri necə seçdiyimizə və onları yaradıcılıq və təxəyyülünün inkişaf edə biləcəyi bir mühitə necə yerləşdirdiyimizə sübutdur" dedi. və Theodore von K & aacuterm & aacuten Aeronavtika professoru və maşınqayırma professoru.

Tələbələrin ideyalarını həyata keçirmək asan deyildi. Winfree izah edir: "Karbon nanoboru kimyası çox çətin və qarışıqdır - hər şey tamamilə karbondur, buna görə də seçilmiş bir karbon atomunda reaksiya vermək olduqca çətindir, digərlərində deyil."

"Nanoborunu dəqiq müəyyən edilmiş "tutacaqda" kimyəvi üsulla tutmaqda yaranan bu çətinlik, mürəkkəb qurğular və sxemlər qura bilmək üçün nanoboruları istədiyiniz yerə yerləşdirməyə çalışdığınız zaman problemin mahiyyətidir" deyir.

Elm adamlarının ağıllı həlli, itkin tutacaqları yaratmaq üçün tək telli DNT yapışqanlığından istifadə etmək idi. Məhz bu yapışqanlıq DNT-nin nukleotid əsaslarının (A, T, C və G) tamamlayıcı ardıcıllığa malik olanlarla (A ilə T, C ilə G) qoşalaşması yolu ilə DNT spiralını təşkil edən iki zəncirlə birləşdirir.

"DNT, digər DNT zəncirlərini tanımaq üçün mükəmməl bir molekuldur və tək telli DNT də karbon nanotüplərinə yapışmağı xoşlayır" deyir Han. "Beləliklə, biz duzlu suda çılpaq nanoborucuqları DNT molekulları ilə qarışdırırıq və onlar nanoborucuqların bütün səthinə yapışırlar. Bununla belə, hər bir DNT molekulunun bir az hissəsinin qorunduğuna əmin oluruq ki, bu kiçik hissə DNT molekullarına yapışmasın. nanotube və bunun əvəzinə DNT origami ilə əlaqəli DNT -ni tanımaq üçün istifadə edə bilərik. "

Elm adamları, "qırmızı" və "mavi" adlandırdıqları fərqli ardıcıllıqla DNT ilə etiketlənmiş iki nanotubuk partiyası yaratdılar.

"Metaforik olaraq, bir qrup nanotüpü qırmızı DNT boyasına batırdıq və başqa bir nanotüpü mavi DNT boyasına batırdıq" deyir Winfree. Maraqlıdır ki, bu DNA boyası rəngə xas Velcro kimi hərəkət edir.

"Bu DNT molekulları tutacaq rolunu oynayırdı, çünki tamamlayıcı ardıcıllığa malik bir cüt tək zəncirli DNT molekulu bir-birinə dolanaraq ikiqat spiral əmələ gətirir. Beləliklə," o deyir, "qırmızı anti-qırmızıya, mavi isə anti-qırmızıya güclü şəkildə bağlana bilər. -mavi."

"Nəticədə," əlavə edir, "bir səthə qırmızı əleyhinə bir DNT zolağı çəksək və üzərinə qırmızı örtüklü nanotüplər töksək, nanotüplər xəttə yapışacaq. Amma mavi örtüklü nanotüplər yapışmayacaq çünki onlar yalnız anti-mavi xəttə yapışırlar. "

Karbon nanotüplərindən nanometr ölçülü elektron sxemlər düzəltmək üçün nanometr miqyaslı DNT zolaqları çəkmək lazımdır. Əvvəllər bu imkansız bir iş olardı. Rothemundun DNT origami ixtirası buna imkan verdi.

"Standart bir DNA origami, təxminən 100 nm ölçüsündə, ixtiyari DNT iplərinin bağlana biləcəyi 200 -dən çox 'piksel' mövqeyə malik bir düzbucaqlıdır" deyir Winfree. Karbon nanoborucuqlarını bu sistemə inteqrasiya etmək üçün elm adamları həmin piksellərin bəzilərini qırmızıya qarşı, digərlərini isə maviyə qarşı rəngləndirərək, rəngə uyğun nanoborucuqların yapışmasını istədikləri mövqeləri effektiv şəkildə qeyd etdilər. Daha sonra onlar qırmızı etiketli nanoborucuqların mavi nanoborucuqlara perpendikulyar keçməsi üçün origamini dizayn etdilər və bu, yarımkeçirici sxemlərin qurulması üçün ən əsas cihazlardan biri olan sahə effektli tranzistor (FET) kimi tanınır.

Prosesləri konseptual olaraq sadə olsa da, tədqiqatçılar, karbon nanotüplərinin paketlərini ayrı-ayrı molekullara ayırmaq və bu zəncirləri qorumaq üçün tək telli DNT-ni bağlamaq kimi bir çox kıvrımlar işlətməli oldular, beləliklə də ortaqlarını tanıya bildilər. origami və özünü yığmaq üçün uyğun kimyəvi şərtlərin tapılması.

Təxminən bir il sonra komanda, atom qüvvəsi mikroskopu ilə keçidi görə bildikləri origami üzərinə çarpaz nanotüplər yerləşdirdi. Bu sistemlər məhluldan çıxarılaraq bir səthə qoyuldu, bundan sonra cihazın elektrik xüsusiyyətlərini ölçmək üçün aparatlar bağlandı. Komandanın sadə cihazı elektrodlara bağlandıqda, həqiqətən də sahə tranzistoru kimi davranırdı. "Sahə effekti" faydalıdır, çünki "transistorun iki komponenti, kanal və qapı, keçid effektinin olması üçün əslində toxunmaq məcburiyyətində deyil", Rothemund izah edir. "Bir karbon nanotüpü, bir gərginlik tətbiq edildikdə meydana gələn elektrik sahəsi sayəsində digərinin keçiriciliyini dəyişə bilər."

Bu nöqtədə, tədqiqatçılar, nanotüplər və origami qarışığından bir cihaz qura biləcək bir üsul yaratdıqlarına əmin idilər.

"Bu işlədi" Winfree deyir. "Mükəmməl deyə bilmərəm - təkmilləşdirmə üçün çox yer var. Lakin bu, sadə bir cihazın, bir cüt karbon nanoborunun çarpaz qovşağının idarə olunan konstruksiyasını nümayiş etdirmək üçün kifayət idi."

"Gözləyirik ki, karbon nanotüpləri və bəlkə də elektrodlar və məftillər də daxil olmaqla digər elementləri ehtiva edən daha mürəkkəb sxemləri etibarlı şəkildə qurmaq üçün yanaşmamızın təkmilləşdiriləcəyini və uzadılacağını gözləyirik", - deyə Goddard deyir. molekullar."

O qeyd edir ki, yanaşmanın əsl faydası, öz-özünə yığılmağın bir anda bir cihaz etməməsidir. "Bu, miqyaslana bilən texnologiyadır. Yəni mürəkkəb məntiq vahidləri qurmaq və bunu paralel olaraq öz-özünə yığılan minlərlə, milyonlarla və ya milyardlarla vahid üçün etmək üçün origami dizayn edə bilərsiniz."

Ətraflı məlumat: "DNT origami şablonlarından istifadə edərək karbon nanoborucuqlarının iki ölçülü həndəsələrə öz-özünə yığılması" Təbiət Nanotexnologiyası.


Giriş seçimləri

1 il ərzində tam jurnal girişi əldə edin

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.
ƏDV sonradan hesaba əlavə olunacaq.
Vergi hesablanması ödəniş zamanı yekunlaşacaq.

ReadCube-da vaxt məhdud və ya tam məqaləyə giriş əldə edin.

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.


Yenidən proqramlaşdırıla bilən DNT-nin öz-özünə yığılmasından istifadə edərək müxtəlif və güclü molekulyar alqoritmlər

Molekulyar biologiya, kimyəvi sistemlərin molekulyar komponentlərdən mürəkkəb strukturların istehsalı kimi birbaşa molekulyar fəaliyyətlər üçün məlumatları saxlaya və emal edə biləcəyinə dair ruhlandırıcı bir sübut təqdim edir. Maddənin bioloji sistemlərdə görünməyən şəkildə işləməsi üçün proqramlaşdırma texnologiyası kimi informasiyaya əsaslanan kimyanı inkişaf etdirmək üçün molekulyar qarşılıqlı əlaqənin alqoritmləri necə kodlaya və icra edə biləcəyini başa düşmək lazımdır. Nisbətən sadə bölmələrin mürəkkəb məhsullara 1 öz-özünə yığılması bu cür araşdırmalar üçün xüsusilə uyğundur. Riyazi döşəmə və molekulyar kristalizasiyanın statistik-mexaniki modellərini birləşdirən nəzəriyyə, alqoritmik davranışın 2,3 molekulyar öz-özünə yığma proseslərinə daxil edilə biləcəyini göstərdi və bu, 22 nüsxəyə qədər 5 ilə DNT nanotexnologiyası 4, 5,6 ilə eksperimental olaraq nümayiş etdirildi. , 7,8,9,10,11. Bununla birlikdə, bir çox informasiya texnologiyası, yenidən proqramlaşdırıla bilən sistemin gücünün keyfiyyətcə artdığı ümumi məqsədli bir kompüter üçün lazım olan minimum tranzistor sayı kimi bir mürəkkəblik həddinə malikdir və DNT-nin öz-özünə yığılmasının biofizikasının buna imkan verib-vermədiyi aydın deyil. həddi keçməlidir. Burada 355 tək telli plitələrdən ibarət olan və çoxlu 6 bitlik alqoritmləri tətbiq etmək üçün sadə bir kafel seçimi ilə yenidən proqramlaşdırıla bilən bir DNT kafel dəstinin dizaynını və eksperimental təsdiqini təqdim edirik. Biz bu dəsti kopyalamaq, çeşidləmək, palindromları və 3-ə çoxluqları tanımaq, təsadüfi gediş, qərəzli təsadüfi mənbədən qərəzsiz seçim əldə etmək, lider seçmək, mobil avtomatları simulyasiya etmək, deterministik və təsadüfi nümunələr yaratmaq, o cümlədən alqoritmləri icra edən 21 sxem qurmaq üçün istifadə edirik. və 63-ə qədər hesablama, ümumi kafel başına səhv dərəcəsi 3000-dən 1-dən azdır. Bu tapıntılar molekulyar öz-özünə montajın proqramlaşdırıla bilən kimyəvi sistemlərdə etibarlı bir alqoritmik komponent ola biləcəyini göstərir. Yenidən proqramlaşdırıla bilən yüksək səviyyəli abstraksiya səviyyəsində və buna görə də əsas fizika haqqında məlumat tələb etmədən molekulyar maşınların inkişafı molekulyar proqramçıların inkişaf edə biləcəyi yaradıcı bir məkan yaradacaqdır.


2 -ci hissə: DNT Tək Kərpiclə Nanofabrikasiya

00:00:06.28 Yenidən xoş gəlmisiniz -
00: 00: 08.04 bu mühazirənin ikinci hissəsidir
00: 00: 09.29 Struktur DNT nanotexnologiyası haqqında.
00: 00: 12.16 Əvvəlki mühazirədə bir metodu müzakirə etdik,
00: 00: 14.25 iskeleli DNA Origami,
00:00:16.13 DNT zəncirlərini öz-özünə yığmaq üçün kifayət qədər güclü olduğu sübut edilmişdir
00: 00: 20.03, ribozomun kütləsindən təxminən iki dəfə çox olan cisimlərə,
00:00:23.00 təxminən 5 meqaDalton ölçüsündə,
00: 00: 25.02 uzun bir telli iskele
00: 00: 26.28, bir çox qısa ştapel ipləri ilə qatlanır
00:00:29.12 istədiyiniz obyektə.
00: 00: 31.28 İkinci seqment üçün,
00: 00: 33.08 Yeni bir üsul müzakirə edəcəyəm
00: 00: 35.17, bu, son bir ildə yenicə bildirilmişdi.
00: 00: 37.29 Bu, əsasən rəhbərlik etdiyi işdir
00: 00: 40.21 Həmkarım Peng Yin Harvardda
00: 00: 42.21 və Wyss İnstitutu
00: 00: 44.07 DNT-ni Tək Telli Kərpic adlandırır.
00: 00: 48.10 Və bu metodun olduğu görünür
00: 00: 50.24 gücü ilə təxminən müqayisə edilə bilər
00:00:53.06 öz-özünə yığılan strukturlar
00:00:54.22 bu cür mürəkkəblik.
00: 00: 56.21 Qrupum əməkdaşlıqda kömək etdi
00: 00: 58.22, bunu 3 ölçüyə köçürməyin son nöqtəsində.
00: 01: 01.15 Düşünürəm ki, həqiqətən maraqlı bir üsuldur.
00: 01: 03.01 buna görə də bunu bu mövzuda müzakirə etmək istərdim
00: 01: 04.27 iBio seminarı.
00:01:08.20 İskele DNT Origami üsulu
00:01:10.28 bəzi oyuncaqlara bənzəyir
00: 01: 12.24 ilə oynaya bilərdiniz.
00: 01: 14.10 Deməli bu DNT ilanıdır
00: 01: 16.00 3 ölçülü strukturlara qatlaya bilərsiniz.
00: 01: 19.02 İşdə başqa bir fikir
00: 01: 20.24 ilana bənzər bir polimer
00: 01: 22.09 obyektlərə qatlaya bilərik.
00: 01: 24.13 Bioloqlara da tanışdır
00:01:26.17 polipeptid zəncirləri haqqında düşünən
00: 01: 28.19, ayrı -ayrı qatlanan zəncirlərdir
00:01:30.16 bir növ 3 ölçülü konfiqurasiyaya.
00:01:33.11 Və bu yolla nail ola bilərsiniz
00: 01: 35.04 Uzun bir polimerə sahib demək olar ki, hər hansı bir forma,
00: 01: 37.17 bunu o formaya qatlayırıq.
00: 01: 40.26 Ancaq insanlıq baxımından
00: 01: 43.05 bu işlə məşğul olsanız daha sadə bir yol ola bilər.
00:01:46.19 və bu, Lego kərpiclərinin nümunəsindən istifadə edir.
00: 01: 49.08 Beləliklə, bir kərpic dəstinizin olduğunu təsəvvür edirsinizsə
00:01:52.15 stereotip forması olan,
00: 01: 55.23 əgər çoxumuz varsa
00: 01: 57.09 və onları fərqli açılarda bağlaya bilərik,
00: 01: 59.14 sonra bizə mübahisə edə bilərsiniz
00: 02: 01.08 daha çox dizayn elastikliyi
00: 02: 03.07 bu böyük 3 ölçülü formaları qurur.
00: 02: 05.10 Artıq narahat olmağa dəyməz
00: 02: 06.21 obyektdən keçən zəncirin əlaqəsi.
00: 02: 11.29 Və Peng Yin qrupunun nümayiş etdirdikləri
00: 02: 14.03 budur ki, əslində bunu DNT ilə edə bilərik.
00:02:17.19 İndi, DNT Origami çıxanda,
00:02:20.04 hamı üçün şok oldu ki,
00: 02: 22.23 vay, bu çox mürəkkəb strukturları inşa edə bilərik,
00: 02: 25.08 və sonra dərhal qəbul edildi
00:02:27.02 metodun uğurunun açarıdır
00: 02: 28.27, bu çox uzun bir ipə sahib olmağınız idi
00:02:32.15 bütün qısa ipləri qaydasında saxlayır.
00:02:35.04 Bu əsas şablon idi
00: 02: 36.25 və buna sahib deyilsinizsə
00:02:38.00 bəlkə də hər şey xaosa enərdi.
00: 02: 40.11 Peng Yin qrupunun göstərdikləri budur:
00: 02: 42.10 əslində belə deyil,
00:02:43.22 Biz hələ də uzun ipin kömək edə biləcəyini düşünsək də,
00: 02: 46.15 amma indi bilirik ki, bu, əlbəttə, lazımlı bir komponent deyil
00: 02: 49.07, bu ölçülü strukturların qurulması üçün uğurlu bir strategiya.
00: 02: 53.21 Beləliklə, bu hekayənin birinci hissəsi
00:02:54.24 Peng Yinin laboratoriyasında hazırlanmışdır,
00:02:56.25 Bryan Wei və Mingjie Dai tərəfindən laboratoriyasında iş.
00:03:02.17 Və fikir aşağıdakı kimidir:
00: 03: 04.05 belədir, əgər ilk mühazirədən xatırlayırsınızsa,
00:03:06.12 bizdə ikiqat keçidli kafel ideyası var idi
00:03:08.22 və biz dedik,
00:03:09.25 "Oh, yalnız ikiqat krossover plitələrə sahib ola bilsəydik
00:03:12.17 çox müxtəlif ardıcıllıqlar
00: 03: 14.03 və əslində özlərini aparacaqlar,
00: 03: 15.22 o zaman artıq mürəkkəb bir qobelen düzəldə bilərdik
00: 03: 18.03 burada elementlərin hər biri
00: 03: 19.14 unikal bir ardıcıllığa malikdir. "
00:03:21.16 Bryan və onun həmkarlarının nümayiş etdirdikləri
00:03:24.09 onlar bunu edə bilər,
00: 03: 25.18 lakin bir az fərqli motivlə.
00: 03: 27.25 Fikir belədir:
00:03:29.07 Beləliklə, hər bir kərpic və ya plitəniz var
00: 03: 31.12 eyni stereotip arxitekturaya malikdir
00:03:33.06 burada dörd fərqli domen var.
00:03:35.13 Domenlərin hər birində
00: 03: 36.24 sarmalın bir dönüşüdür,
00: 03: 40.14 haqqında 10 baza uzunluğunda deyək.
00:03:43.13 Və bu çevik bir polimerdir,
00: 03: 45.05 lakin son dizayn qobelenində
00: 03: 47.03 öz-özünə yığılması lazım olan
00:03:49.06 Bu plitələrin hər birinin qəbul edilməsi nəzərdə tutulur
00: 03: 51.16 çox sabit bir istiqamət
00: 03: 53.12 at nalı kimidir:
00: 03: 55.07 Nalın yarısı bir cüt sarmalın bir hissəsidir,
00: 03: 57.22 və sonra nalın digər hissəsi
00:03:59.09 ikinci ikiqat spiralın bir hissəsidir.
00:04:01.23 Və onlar bir-biri ilə toplaşırlar
00: 04: 03.03 aşağıdakı qaydanı istifadə edərək:
00: 04: 04.23 əgər həlliniz varsa,
00: 04: 07.11, kərpic və ya plitələrinizdən birinin 1 -ci sahəsinə sahib ola bilərsiniz
00:04:11.04 başqa bir kafelin Domain 3 ilə uyğun olacaq,
00: 04: 14.09 və sonra plitələrinizdən birinin 2 Alanı
00: 04: 16.07, Domain 4 ilə uyğun olacaq
00:04:18.21 plitələrdən başqa biri.
00: 04: 20.24 Bu plitələrdən hər biri bu məclisdə, bu qobelendə,
00: 04: 23.18 unikal bir ardıcıllığa malikdir.
00: 04: 25.05 Ən yaxın dörd unikal qonşusu var.
00: 04: 28.02 Beləliklə, bu iplərin hamısını dizayn edə bilsəniz
00: 04: 30.14 eyni ümumi uzunluğu və quruluşu ilə,
00:04:32.12 lakin hər biri fərqli ardıcıllıqla,
00: 04: 34.04 və ardıcıllıqla izah etdiyim tamamlayıcı qaydalarla,
00: 04: 37.00 bu obyektləri edə biləcəyiniz ortaya çıxdı
00: 04: 40.01 DNT Origami ölçüsü və mürəkkəbliyi.
00: 04: 42.20 Uzun telə ehtiyac yoxdur.
00: 04: 45.03 İşdə bu motivin başqa bir nümayişi,
00: 04: 48.07 mücərrəd bir təqdimat
00: 04: 50.01 daha yaxından Lego kərpicinə bənzəyir.
00:04:53.01 Beləliklə, bizdə yenə dörd sahə var.
00:04:56.07 Bizdə Domain 1, 2, 3 və sonra 4 var.
00:05:01.11 Və biz bu plitələrdən birinin Domain 4-ünü edə bilərik
00: 05: 03.17 indi Domain 2 ilə qarşılıqlı əlaqə qurur
00: 05: 05.29 digər plitələrdən,
00: 05: 07.23 və ikiqat helikslərimiz var
00:05:09.06 aşağı sol küncdən keçir
00: 05: 11.27 və indi yuxarı sağa.
00:05:16.00 Göstərilən bir stereospesifiklik var
00: 05: 19.15 açarın və çuxurun şəklinə görə,
00: 05: 22.06 beləliklə inşallah anlaya bilərik
00:05:23.28 açar və çuxur yalnız bir istiqamətdə qarşılıqlı təsir göstərə bilər,
00: 05: 26.18 və plitələrin bu uyğunluğunu təmin edir.
00: 05: 32.13 Əlbəttə ki, əsl fiziki əsas
00: 05: 34.18, bu qarşılıqlı əlaqələrin hər birinin olmasıdır
00:05:36.23 ikiqat sarmalın bir tam dönüşü.
00: 05: 38.19 Bu onu bir -birinə bənzəməyə məcbur edir.
00: 05: 41.16 Və bu müdirləri anladığınız zaman,
00: 05: 43.19 inşallah görürsünüz ki, bu plitələrdən bir dəstəniz olsaydı,
00: 05: 46.15 hər biri fərqli bir ardıcıllıqla,
00: 05: 48.02 hər biri bu ardıcıllığı tamamlayır
00:05:50.01 təsvir etdiyim tıxaclar və deşiklər arasında,
00:05:51.25 İndi çox böyük qobelenləri özünüz yığa bilərsiniz,
00: 05: 53.29 prinsipcə,
00: 05: 55.09 hər yerdə qobelen
00:05:57.00 unikal kafel tərəfindən işğal edilir.
00: 06: 00.13 Bryan və həmkarlarının göstərdikləri budur:
00:06:02.15 diqqətəlayiqdir ki, bu işləyir
00: 06: 04.15 - uzun iplik tələb olunmur.
00:06:07.06 Beləliklə, onların etdikləri budur
00: 06: 07.28 Bir quruluşu bir şeylə öz-özünə yığdılar
00: 06: 10.11 bir neçə yüz unikal plitənin sifarişi ilə,
00: 06: 13.00 hər biri stereotip dizayn mövqeyinə malikdir
00: 06: 15.16 qobelen içərisində,
00: 06: 17.03 və bunu edə biləcəklərini tapdılar
00: 06: 18.19 kifayət qədər yüksək gəlir.
00: 06: 20.13 Beləliklə solda bir agaroz jeli görə bilərik
00: 06: 22.22 burada cismin əmələ gəlməsini təxminən izləyə bilərik.
00: 06: 25.00 U təmizlənməmiş deməkdir,
00: 06: 27.00 və altındakı ilkin tikinti blokları var.
00:06:29.15 Bunları bir müddət bişirirsiniz,
00:06:31.29 yenə bu tavlama profilini edirsiniz
00: 06: 33.02 burada 65 ° C -yə qədər qızdırırsınız və otaq temperaturuna qədər soyudursunuz
00:06:35.12 bir gün ərzində,
00: 06: 37.03 və sonra bir gündən sonra gelə baxanda
00: 06: 39.09 bu tikinti bloklarının böyük bir hissəsini görə bilərsiniz
00:06:41.17 diskret ölçülü bir obyektə öz-özünə yığılmışdır.
00: 06: 45.06 Əlbəttə ki, bəzi səhv montajlar da var.
00: 06: 46.26 ləkələrin gəldiyi yer budur,
00: 06: 48.29 amma sonra o bandı geldən kəsə bilərsiniz
00: 06: 51.28 və sonra bir molekul populyasiyasına sahibsiniz
00: 06: 55.03 həqiqətən istədiyiniz üçün zənginləşdirilmişdir.
00: 06: 57.16 Və onların vəziyyətində daha sonra bu obyektlərə baxdılar
00: 06: 59.18 atom qüvvəsi mikroskopiyasından istifadə edərək,
00:07:02.07 və onlar düzbucaqlı düzəltdiklərini söyləyirlər
00:07:04.07 istədiyiniz forma və ölçü.
00: 07: 08.01 İlk növbədə heyrətləndirici haldır ki,
00:07:10.12 bir çoxumuza bu işləyir.
00: 07: 12.12 Bütün bu ardıcıllıqları bir araya gətirirsən,
00: 07: 14.00 ardıcıllıq dizaynı yoxdur,
00: 07: 15.19 bütün fişlər və deliklər dizayn edilmişdir
00: 07: 17.23 təsadüfi ardıcıllıq generatoru istifadə edərək,
00: 07: 19.20 və metod sadəcə işləyir.
00: 07: 21.26 Bu metodun diqqətəlayiq cəhətlərindən biri
00: 07: 23.27 budur ki, indi yeni strukturlar yarada bilərsiniz
00: 07: 26.19 sadəcə tel dəstlərini təkrarlamaqla
00: 07: 28.11 və ipləri buraxmaq.
00: 07: 30.09 Məsələn, pipetinqi təsəvvür etsək
00: 07: 32.23 bu düzbucaqlı, ancaq müvafiq ipləri buraxırıq
00: 07: 36.00 gözlərə və ağıza,
00: 07: 38.03 sonra bir şey yarada bilərik
00: 07: 40.00 bu gülen üzü bəyən.
00: 07: 44.29 Və yenə təsəvvür etmək olardı ki, sadəcə sahibdir.
00:07:47.25 bu ipləri təkrarlamaq
00:07:49.22 müxtəlif alt qruplarla
00: 07: 51.10 və indi fərqli formalar yarada bilərsiniz
00: 07: 53.02 bu şəkildə.
00: 07: 54.26 Ya əl ilə pipet edə bilərsiniz,
00: 07: 56.05 qurmağa çalışsanız yorucu olur
00: 07: 58.20 Peng Yin qrupunun nümayiş etdirdiyi yüz obyekt kimi bir şey.
00: 08: 02.00 Nə daha səmərəli olacaq,
Sonda tətbiq etdikləri 00: 08: 03.22,
00:08:05.10, əgər sizdə pipetləmə robotunuz varsa
00: 08: 07.07 əslində bütün pipetləri sizin üçün edir.
00: 08: 10.17 Bəlkə standart pipetləmə robotu ilə
00: 08: 13.01, yüz fərqli obyekt qurmaq üçün hovuzları pipetleyin
00:08:16.09 bir neçə gün çəkə bilər,
00: 08: 18.02, lakin bu, əsasən nəzarətsiz ola bilər.
00:08:23.29 Və sonra hal-hazırda təsvirin çox çətin işi gəlir,
00: 08: 27.04 indiyə qədər Pen qrupu və mənim qrupum
00:08:29.20 -- Mən heç bir qrupdan xəbərdar deyiləm
00: 08: 31.03 bu obyektlər üçün avtomatlaşdırılmış görüntü platforması -
00: 08: 34.05 ancaq atom qüvvəsi mikroskopunda çox zəhmət çəkdikdən sonra,
00: 08: 37.18 bir şeyin bitdiyini görmək olar
00: 08: 40.07 Dizayn obyektlərin 95% -i
00:08:42.02 əslində proqnozlaşdırıldığı kimi qatlana bildi.
00:08:45.24 Beləliklə, fərqli hərf görə bilərik,
00: 08: 47.00 nömrələri görə bilərik,
00: 08: 48.17 Çin simvolları,
00: 08: 49.22 ifadeler,
00: 08: 51.27 bir jurnalist Ed Jong,
00: 08: 53.24 Photoshop -da ilhamlandı
00:08:55.27 o, bu məktubların bəzilərini kəsdi və mesaj verdi
00: 08: 58.01 "Wyss İnstitutu üçün
00: 08: 59.22 Harvard Universitetində Bioloji İlhamlı Mühəndislik ".
00:09:03.29 Beləliklə, gələcəkdə biz bacarmaq istərdik
00:09:05.15 hərfləri bu cür tənzimləmədə toplamaq
00: 09: 08.11, Photoshop istifadə etmədən,
00: 09: 11.03 amma hələlik bunun bir avans olduğunu düşünürük
00: 09: 13.04 ki, heç olmasa hərfləri düzəldə bilək.
00:09:16.03 Beləliklə, burada hazırlanmış bir film var
00: 09: 17.15 tərəfindən Gael McGill tərəfindən təqdim olunur
00: 09: 19.29 Öz-özünə qurulmanın necə baş verəcəyini təsəvvür edirik.
00: 09: 23.06 Yenə də bu plitələrin hər birinin ən yaxın dörd qonşusu var,
00:09:26.09 və bir nöqtədə nüvələşməli olacaq,
00: 09: 29.01 və sonra bir nüvə meydana gətirdiyiniz zaman,
00:09:30.21 inanırıq ki, bu, daha sonra daha böyük bir quruluşa çevriləcəkdir.
00: 09: 34.24 Əslində uğurun açarı olduğunu düşünürük
Bu metodun 00: 09: 36.24
00: 09: 38.12 dizayn etdiyimiz şeydir
00:09:41.27 nüvələşmənin çox yavaş olduğu bir şəkildə
00: 09: 44.22 və böyümə çox sürətlidir.
00: 09: 46.24 Və bu baxımdan bir növ əhali nəzarətinə bənzəyir.
00: 09: 49.20 Toxum əmələ gətirəndə
00:09:52.03 o zaman bol ehtiyata sahib olacaq
00:09:54.07 qida və ya tikinti blokları
00:09:56.03 tam ölçüsünə qədər böyümək üçün.
00: 09: 58.08 Bir vəziyyəti təsəvvür etmək istəyirəm
00: 09: 59.19, nüvələnmə sürətli və böyümə sürətli idi.
00: 10: 02.21 Sonra əsas olaraq nüvələr və toxumlar əmələ gəlir
00:10:05.21 hər yerdə,
00: 10: 07.06 və hovuzu çox tez tükəndirərdiniz
00:10:09.16 tikinti blokları
00: 10: 12.15 və o anda problemlə üzləşəcəksiniz
00:10:13.25 çünki toxumların çoxu böyüyürdü
00: 10: 15.28 qismən quruluşlar.
00: 10: 17.26 Böyümələrini tamamlamaq üçün
00:10:19.14 çünki artıq tikinti blokları yoxdur,
00: 10: 20.22 bir -birini yamamağa başlamalı idilər.
00:10:23.08 Beləliklə, möhkəm dizayn prinsipi olduğunu düşünürük
00:10:26.01 proqramlaşdırıla bilən özünü montaj üçün
00:10:29.00 sisteminizi elə qurmağa çalışmaqdır
00: 10: 31.28 nüvələnmə yavaş və ya idarə olunur.
00:10:34.24 Beləliklə, biz DNT origami ilə görə bilərik,
00: 10: 36.08 indi o uzun iskeleləri nəzarət olunan toxumlar kimi təsəvvür edə bilərik,
00: 10: 40.03, zımba tellərini çox əlavə etsək,
00: 10: 43.06 sonra toxum sayını bilirik
00:10:45.01 əsasən bu uzun iplərin sayıdır
Əlavə etdiyimiz 00: 10: 47.11.
00: 10: 48.20 Və beləliklə heç vaxt tikinti bloklarından tükənməyəcəksiniz.
00:10:51.25 Bu halda tək telli plitələr ilə,
00:10:53.24 Bunun səbəbi nüvələşmə hadisəsinin yavaş olmasıdır
00: 10: 56.27 və böyümə sürətlidir.
00: 11: 02.03 Tamam, mən fıstıq qalereyasındaydım
00: 11: 04.27 davam edən bu möhtəşəm işi izləyirəm
00:11:07.02 həmkarım Peng Yinin laboratoriyası.
00:11:10.00 Yongqang Ke mənim qrupumda doktorluqdan sonrakı tədqiqatçıdır.
00: 11: 12.08 Luvena Ong, Peng Yin qrupunun aspirantıdır.
00: 11: 15.28 Və Yonggang və Luvena qərar verdilər
00: 11: 17.09 Peng ilə əməkdaşlıq etmək istədilər
00:11:20.11 və bunu 3 ölçüyə genişləndirin.
00:11:23.10 Beləliklə, sizə bundan sonra danışacağım iş budur.
00:11:25.13 Beləliklə, 2 ölçülü DNT Origami-ni genişləndirə bildiyimiz kimi
00:11:28.15 3 ölçülü bərk strukturlara,
00:11:30.17 Yongqanq və Luvena bunu bacardı
00: 11: 32.26 tək telli kərpicdən istifadə etməklə.
00:11:37.19 Bunun üçün prinsip ortaya çıxır
00: 11: 39.24 2 ölçüdən 3 ölçüyə çevrilir
00:11:42.09 son dərəcə sadədir
00: 11: 44.29 - prinsipcə işləyirsə.
00: 11: 46.14 Beləliklə, sol üst küncdə
00:11:47.29 Əvvəllər sizə göstərdiyim diaqramımız var
00: 11: 50.09-2 ölçülü tək telli plitələr,
00: 11: 53.13 burada bu fişlərin və deliklərin hər biri
00: 11: 56.08, ikiqat sarmalın tam bir dönüşüdür,
00:11:58.16 stereospesifik həndəsə tətbiq edir
00: 12: 01.21 plitələr arasında bir -birinə bənzəyir.
00:12:06.06 Ancaq bu barədə düşünsəniz,
00: 12: 08.00 uyğun olmayan bir şey əldə edə bilərsiniz
00:12:09.24 sadəcə bu tıxacların və dəliklərin uzunluğunu dəyişdirərək,
00:12:12.29 ki, onlar artıq inteqral ədədlər deyillər
00:12:14.17 ikiqat spiralın növbələri.
00: 12: 15.21 Məsələn, burada Yonggang'ın etdikləri
00: 12: 18.25 bu fişləri və delikləri dizayn etdi
00:12:20.13 10 əvəzinə yalnız 8 əsas cüt olmalıdır.
00:12:24.01 Beləliklə, indi 8 baza cütü
00: 12: 25.23, dönüşün təxminən dörddə üçünü təşkil edir,
00:12:28.23 və dönüşün dörddə üçü olduğu üçün
00:12:30.16 sonra bu kərpiclər arasındakı stereospesifik qarşılıqlı əlaqə
00: 12: 33.14 indi 90 dərəcə bir dihedral açı meydana gətirəcək.
00: 12: 37.02 Və bunu təsvir edirik
00:12:38.25 aşağıdakı tıxaclar və deşiklər ilə
00:12:41.15 yenidən görə biləsiniz,
00: 12: 43.04 açar və açar dəliyi yalnız bir -birinə uyğunlaşacaq
00:12:45.20 bu dihedral bucağı 90 dərəcə edərək,
00:12:48.11 və bu, fakt tərəfindən tətbiq edilən fiziki reallıqdadır
00: 12: 51.01 dönüşün yalnız dörddə üçünün olduğunu,
00: 12: 53.14 8 təməl cüt qarşılıqlı təsir göstərir.
00: 12: 56.00 İndi bir düşüncə təcrübəsindən keçək
00: 12: 57.25 bu fikri daha da inkişaf etdirir
00:13:00.04 ki, bu 90 dərəcə dihedral bucaq
00: 13: 01.27 özünü yığmağa imkan verir
00: 13: 03.16 3 ölçülü bərk kubik quruluş.
00: 13: 06.27 CAD proqramımızda olduğunu düşünün
00:13:09.01 bu tək telli kərpiclərin bir dəstəsi,
00:13:11.28 və sonra etdiyimiz ilk şey
00:13:12.24 biz bu kərpicdən bir dəstə yığırıq
Bu planar qruplara 00: 13: 15.11 daxil olun.
00: 13: 17.11 Və bu təqdimatda,
00: 13: 18.28 kərpic əslində bir -biri ilə qarşılıqlı əlaqədə deyil
00:13:21.06 istənilən əsas cütləşmə ilə,
00:13:22.24 biz sadəcə onları CAD proqramımızda qruplaşdırırıq
00:13:24.13 izahat məqsədi ilə.
00: 13: 27.02 Növbəti addım, bu kərpiclərin başqa bir planar qruplaşdırmasını yaratmaqdır.
00:13:30.26 burada biz indi kərpiclərin istiqamətini döndürdük
00: 13: 33.02 ilə 90 dərəcə saat yönünün əksinə.
00: 13: 34.28 Buna görə inşallah
00: 13: 37.25 bu açar deliklərin istiqaməti,
00:13:39.19 oriyentasiyanı çevirdiyimizi görə bilərsiniz
00:13:41.04 kərpicdən saat yönünün əksinə 90 dərəcə.
00: 13: 44.19 İndi prosesi təkrarlaya bilərik,
00:13:46.11 başqa 90 dərəcə saat yönünün əksinə,
00: 13: 48.06 saat yönünün əksinə başqa 90 dərəcə,
00: 13: 50.21 və sonra saat yönünün əksinə başqa 90 dərəcə.
00: 13: 54.25 İndi növbəti addım o fişləri və delikləri proqramlaşdırmaqdır
00:13:57.16 unikal ardıcıllıq tamamlayıcılığına sahib olmaq.
00: 13: 59.29 Məsələn, buradakı bu fiş tamamlayıcı olacaq
00:14:02.26 bu dəliklə burada və s. və s.
00:14:05.18 Yenə də bu tək telli kərpiclərin hər biri
00:14:07.13 unikal ardıcıllığa malikdir,
00:14:09.08 dörd unikal ən yaxın qonşuya malikdir,
00:14:11.17 və istədiyiniz əsas tamamlayıcılığa malikdir
00:14:15.07 ən yaxın qonşu domenlər arasında.
00: 14: 18.07 Və bunu etsəniz, inşallah görə bilərsiniz
00:14:19.25 Bu fərqli təyyarələri necə özünüz yığa bilərsiniz
00:14:22.17 bu kuboid quruluşa,
00: 14: 24.26 əslində bütün tək telli kərpicləri atacaqsınız
00: 14: 27.08 birlikdə bir hovuza
00: 14: 28.25 və əvvəlki kimi öz-özünə yığılmasını
00: 14: 30.25 amma indi 3 ölçüdə.
00: 14: 34.28 Bundan əlavə, biz bunu mücərrəd edə bilərik
Dizayn prosesi baxımından 00: 14: 36.17,
00:14:38.23 3 ölçülü kətan baxımından,
00:14:41.23 3 ölçülü kuboid kətan,
00: 14: 44.02 burada bu həcm elementlərinin hər biri və ya voksellər,
00: 14: 46.23 2.5 nm x 2.5 nm x 2.5 nm -dir.
00: 14: 50.18 Beləliklə, bu halda,
00:14:51.19 cüt sarmallar yenidən çalışır
00: 14: 52.25 sol alt küncdən
00: 14: 54.17 yuxarı sağ küncdə.
00: 14: 58.13 Və bunların hər biri, yenə də, 8 alt mərtəbədir,
00:15:00.24 bir domeni təmsil edir
00:15:03.09 bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan bu kərpiclərin hər birindən.
00: 15: 06.05 Beləliklə, dizayn məkanında etdiyimiz şey bizik
00:15:07.11 bu 3 ölçülü kuboid kətandan başlayın,
00:15:10.09 biz vokselləri silməyə başlayırıq
00:15:12.10 İstədiyimiz 3 ölçülü obyekti əldə edənə qədər.
00:15:15.19 Sonra kompüter proqramımız var
00:15:17.10 bu mücərrəd voksel element təmsilini tərtib edəcək
00: 15: 22.11 kərpic təsvirinə,
00: 15: 24.27 buna görə proqram soruşacaq,
00: 15: 26.07 "Tamam, hansı kərpic silinməlidir
00: 15: 29.00 çıxarmağım üçün
00:15:31.12 fərdi həcm elementləri."
00:15:34.22 Sonra hər hansı bir kərpic seriyası
00:15:36.21 pipetləməyimiz üçün qalan,
00: 15: 38.20 indi pipetləmə robotunun təlimatına çevrildi.
00: 15: 41.20 sonra gedəcək və iplərin alt hissələrini pipetleyecek
00:15:44.04 istənilən növ obyektə uyğundur
00: 15: 46.06 qurmaq istəyirik.
00:15:48.24 Beləliklə, yenə Peng 100 rəqəmini sevir,
00:15:52.08 Yongqang və Luvena
00:15:55.01 100-dən çox fərqli obyekt tikməyə çalışdım,
00: 15: 57.26 əvvəlki kimi amma indi 3 ölçüdə.
00: 15: 59.27 Bu yaradıla bilən fərqli dizaynları təmsil edir,
00:16:02.23 indi 3 ölçülü relyefdə olan hərflərimiz var,
00: 16: 06.03 Çin hərflərimiz var
00: 16: 07.25 3 ölçülü kərpiclərə/bloklara yazılmış,
00:16:11.03 rəqəmlərlə eyni şey.
00: 16: 13.01 Buradakı bu cərgədə maraqlı bir təqdimat var
00: 16: 15.18, indi bərkin təmsil olunacağı ehtimal olunur
00: 16: 19.13 montajdan kənarda qoyduğumuz kərpiclər,
00: 16: 22.22 və yarı şəffaf qaldığımız kərpicləri təmsil edir.
00:16:26.10 Beləliklə, bunun mənası budur
00:16:27.06 öz-özünə bərk bir obyektə yığılmalıdır
00: 16: 30.09 tamamilə qapalı bir boşluqla
00: 16: 32.15, toroidal tipli bir quruluşa malikdir.
00: 16: 37.09 Sonra bir pipetləmə robotu tərəfindən bir neçə pipetləmə edildi.
00:16:40.10 sadəcə təlimatları robota verin,
00: 16: 41.26 iki günə qayıdır və yenə,
00: 16: 43.21 hələ avtomatlaşdırılmış görüntü platformamız yoxdur,
00: 16: 45.21, buna görə də çox iş var idi
00: 16: 49.16 bu rəqəmi yaradır
00: 16: 51.14, hazırda elektron mikroqraflarımız var,
Bu fərqli obyektlərdən 00: 16: 53.18.
00:16:54.21 Bunlar proyeksiya şəkilləridir,
00: 16: 57.27 məsələn burada kiçik bir kosmik gəmi görə bilərik
Dizayn etməyə çalışdığımız 00: 17: 00.24.
00: 17: 04.09 Gael McGill -dən bir animasiya
00:17:05.27 Harvard Tibb Məktəbində
00: 17: 07.15 bu düşündüklərimizi göstərir
00: 17: 09.28 strukturun dinamikası ola bilər.
00:17:15.28 Beləliklə, indi bir sıradan keçəcəyəm
00: 17: 17.24 müxtəlif növ quruluş nümunələri,
00: 17: 19.17 yalnız sizə ümumilik hissi vermək üçün.
00:17:22.03 Yenə də bu 3 ölçülü kətandan başlayırsınız,
00: 17: 24.02 həcm elementlərini silməyə başlayırsınız,
00: 17: 26.08 istədiyiniz obyekti alana qədər aşağı salın.
00:17:31.23 Beləliklə, içəridə boşluq olan bir obyekt var
00:17:35.08 Bayaq qeyd etdim.
00: 17: 36.28 Beləliklə, bunu ötürücü elektron mikroskopunda görüntülədiyiniz zaman,
00:17:40.01 proyeksiya şəkilləri əldə edəcəksiniz
00: 17: 42.00-X-şüalarına bənzəyirlər-
00: 17: 43.27 buna görə də hissəciklərə fərqli istiqamətlərdə baxsanız,
00: 17: 46.13 onda fərqli şəkillər görməyi gözləyərdiniz.
00:17:49.27 Məsələn,
00: 17: 51.06 "O" hərfini görməyi gözləyirdiniz
00: 17: 52.25 yuxarıdan aşağıya baxırsınızsa,
00:17:54.21 ancaq yan tərəfdən baxırsınızsa,
00:17:56.04 onda həqiqətən görməyi gözləyərdiniz
00: 17: 57.26 buna bənzər bir şey.
00:18:03.03 Budur bir obyekt, bu, 3 ölçülü gülən üzdür.
00: 18: 06.13 Yenə də bu həcm elementlərinin hər biri
00: 18: 08.11 2.5 nm x 2.5 nm x 2.5 nm, 8 əsas cütdür.
00: 18: 13.28 Və yuxarıdan aşağı baxır
00:18:15.11 gülən üzü görə bilərik,
00:18:16.22 yan tərəfdən baxır
00: 18: 17.23 sonra fərqli bir görüntü görürük.
00:18:23.25 Budur formalaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuş bir obyekt
00:18:27.05 6 tərəfli kalıp kimi
00:18:29.29 fırıldaqçılıqdan başqa
00: 18: 31.26 və yalnız 3 rəqəmdən ibarətdir,
00: 18: 33.16, buna görə fərqli çarpaz kanallara malikdir
00: 18: 36.07 obyekt vasitəsilə və yenə
00: 18: 37.24 şəbəkəyə hansı üzün düşməsindən asılı olaraq,
00: 18: 39.15 fərqli şəkillər görməyi gözləyirsiniz.
00:18:42.14 Beləliklə, 1, 2, 3.
00: 18: 44.22 Eyni obyekt,
00:18:45.29 sadəcə şəbəkədə müxtəlif istiqamətlərdə eniş.
00: 18: 51.13 Budur yuxarıdan baxdığınız bir obyekt
00:18:53.17 "B" hərfinə bənzəyir
00: 18: 55.15 və tərəfdən baxanda
00: 18: 56.21 "A" hərfinə bənzəyir.
00:18:58.21 Və yenə də bu bizim görə biləcəyimiz bir şeydir.
00: 19: 03.28 Burada başqa bir obyekt var,
00: 19: 05.02 yuxarıdan "C" kimi görünür,
00: 19: 06.15 və tərəfdən "D".
00: 19: 13.09 Burada yuxarıda əsasən kanalı olan bir obyekt var,
00:19:18.03 və yuxarıdan baxsaq
00: 19: 19.28 sonra bu xarakterik kanal modelini görə bilərik,
00: 19: 23.16 yenə yan tərəfdən baxsaq,
00:19:25.10 onda biz yalnız ipləri çıxardığımızı görə bilərik
00: 19: 27.07 obyektin üst hissəsinin bir hissəsi üçün,
00: 19: 29.16 obyektin dibi möhkəm olaraq qalır.
00:19:34.12 2 ölçülü strukturlar üçün,
00: 19: 36.02 Peng qrupu bəzi proqramlar hazırladı
00: 19: 38.05 ki, bu da onları tez dizayn etməyə imkan verir
00: 19: 39.24 istədikləri forma.
00:19:41.15 Beləliklə, bir növ görüntüdən başlaya bilərsiniz
00: 19: 43.12 proqrama yüklədiyiniz
00: 19: 45.14 proqram kənar aşkarlama aparacaq
00: 19: 47.28 və sonra sərhədlərin harada olduğunu anlayın
00:19:48.23 obyekt,
00: 19: 50.20 və sonra bu alqoritmə əsaslanır
00:19:53.25 proqram avtomatik olaraq müəyyən edə bilər
00: 19: 55.24 özünü yığmağa daxil etmək üçün
00: 19: 57.29 hansını tərk etməli.
00: 20: 03.23 Üç ölçülü quruluşlar üçün,
00: 20: 05.27 bu hələ davam edən bir şeydir,
00: 20: 07.11 ancaq Yonggang'ın etdiyi şey onu aldı
00: 20: 10.01 ən sevdiyi 3 ölçülü render proqramı,
00: 20: 12.24, bu həcm elementlərinin seriyasını göstərməsini söylədi,
00:20:15.22 və sonra real vaxtda indi nə etdiyini
00: 20: 17.18 bu kuboid quruluşa kanallar oydurur,
00:20:22.20 o, sadəcə kanalları silir.
00: 20: 25.23 Real vaxtda onun iki çarpaz kanal yaratdığını görə bilərik
00: 20: 29.00 ortogonaldır.
00:20:32.24 Və bu sizə elə bir hiss verir ki,
00: 20: 34.15 dəqiqələr ərzində
00:20:36.06 İndi istədiyiniz strukturu dizayn edə bilərsiniz,
00: 20: 38.12 heykəltəraşın etdiklərinə çox bənzəyir.
00: 20: 41.04 Ancaq sonra pipetləmə robotu üçün bir az vaxt lazım olacaq
00:20:43.08 bütün ipləri pipetləmək,
Qatlanmanın baş verməsi üçün 00: 20: 44.23,
00: 20: 46.09 və sonra görüntü üçün,
00:20:48.02 bir qədər vaxt aparacaq
00:20:50.08 bunun üçün avtomatlaşdırılmış platformamız olana qədər.
00: 21: 01.01 Buna görə də, sadəcə olaraq,
00:21:02.12 dizayn mərhələsimiz var
00: 21: 04.04 kətanımızdan başlayırıq
00:21:05.24 -- 2-ölçülü/3-ölçülü kətan --
00: 21: 08.01 kərpicdən hansının olduğunu anlayırıq
00:21:11.05 daxil etmək/çıxarmaq istəyirik.
00:21:13.06 Bu proqram tərəfindən robota pipetləmə təlimatlarına çevrilir.
00:21:16.19 Robot hər şeyi edir.
00: 21: 18.16 Sonra ipləri qızdırırıq və sərinləyirik
00: 21: 20.28 bir gün ərzində,
00:21:22.09 və ya daha mürəkkəb obyektlər üçün,
00: 21: 25.09 və sonra atom qüvvəsi mikroskopiyasından istifadə edərək onlara baxırıq
00:21:28.07 və ya ötürücü elektron mikroskopiyası.
00:21:33.06 Daha çox filmin olması həmişə xoşdur
00: 21: 34.19 beləliklə, pipetləmə robotunun hərəkətdə olduğunu görə bilərik.
00: 21: 42.01 Və ümidlə təsəvvür edə bilərik
00: 21: 44.21, hər şeyin avtomatlaşdırıldığı indidən çox da uzaq olmayan bir gün,
00:21:47.21 biz sadəcə obyektləri dizayn edə bilərik
00:21:49.28 və sonra hər şey avtomatik idarə olunacaq,
Görüntülər daxil olmaqla 00: 21: 52.20.
00: 21: 53.29 Tələbələr üçün gözəl bir qaynaq ola bilər ki,
00:21:58.04 İnternetə gedə bilsələr,
00: 21: 59.18 dizaynlarını onlayn olaraq təqdim edin
00:22:01.01 və sonra bəlkə bir şans var
00: 22: 02.28 ki, bir laboratoriya əslində obyekti laboratoriyada quracaq
00: 22: 06.00 və sonra şagird öz obyektini görə bilər,
00:22:08.23 elektron mikroqraf
00: 22: 10.15 və ya atom qüvvəsi mikroqrafı
00:22:11.24 dizayn etdikləri obyektin.
00:22:14.02 Bu nöqtəyə qədər ümumiləşdirmək üçün,
00:22:15.22 İndi bizə imkan verən ikinci bir metodumuz var
00: 22: 18.14 olan obyektlər yaradır
00: 22: 20.20 ribosomun kütləsindən təxminən iki dəfə çox və ya daha böyük,
00: 22: 23.20 keçən il yenicə nəşr olundu
00:22:25.02 Peng Yinin laboratoriyasından,
00:22:27.29 İndi DNT plitələr və kərpiclər,
00: 22: 29.29 uzun bir iplik tələb etmir.
00:22:33.06 Və bəzi tətbiqlər üçün təsəvvür edə bilərsiniz
00:22:35.02 bu üst-üstə düşmə qabiliyyəti ilə,
00:22:37.05 hansını seçmək istədiyinizi özbaşına seçə bilərsiniz.
00: 22: 40.22 Ancaq daha yaxından baxdığımızda
00:22:42.04 müstəqil üsulların olduğunu təsəvvür edə bilərik
00:22:44.13 tətbiqdən asılı olaraq fərqli üstünlüklərə malik ola bilər.
00:22:48.18 Məsələn, DNT Origami ilə,
00: 22: 50.18 İndiyə qədər gördük ki, məclislər
00: 22: 52.15 daha sürətli görünür.
00: 22: 53.27 Buna görə də bu uzun iplik tamamilə lazımlı görünməsə də,
00:22:57.07 biz bunun işləri sürətləndirməyə kömək etdiyini təsəvvür edə bilərik
Fərdi ipləri tutaraq 00: 22: 59.24
00: 23: 01.08 və onları daha tez bir araya gətirmək.
00: 23: 04.08 İkinci bir üstünlük budur
00: 23: 05.22 İnanırıq ki, DNT Origami,
00: 23: 07.24 ən azından hazırda necə qurulduğunu,
00: 23: 09.12 termodinamik olaraq daha sabit ola bilər
00: 23: 11.11 Bu uzun ipin bütün obyekt boyunca dolaşması.
00:23:14.06 Düşüncə təcrübəsini təsəvvür edə bildik
00:23:15.11 DNT plitələrindən başlasaq nə olacaq?
00:23:17.19 və sonra bu plitələrdən və ya kərpiclərdən bəzilərini birləşdirməyə başladı
Uzun bir ip düzəltmək üçün 00: 23: 20.15.
00: 23: 21.28 Sonra daha sabit olmalıdır,
00:23:24.05 Beləliklə, biz DNT Origami-ni təsəvvür edirik
00:23:26.05 iplər arasında daha çox əlaqə var,
00: 23: 27.29 uzun iplik,
00:23:29.08 onda daha sabit olmalıdır,
00:23:30.29 ən azı hazırda.
00: 23: 32.15 Və nəhayət, DNT Origami olduğunu təsəvvür edə bilərik
00:23:34.20 yəqin ki, daha çox mexaniki güc təklif edə bilər,
00: 23: 37.20 ki, əgər o uzun iskele ipiniz varsa
00:23:39.22 bütün quruluş boyunca çarpazlaşır,
00: 23: 42.17 indi kovalent bağları qırmalısan, yəqin ki,
00: 23: 44.26 obyekti həqiqətən pozmaq üçün.
00:23:46.25 Halbuki DNT kafel obyekti ilə,
00:23:48.22 İndi bir faset, qırılma yaratmağı təsəvvür edə bilsəniz
00: 23: 52.22 heç bir kovalent bağ kəsmədən.
00: 23: 56.05 Beləliklə, potensial üstünlükləri nələrdir
00: 23: 57.25 Origami üzərində DNT plitələr və ya kərpic?
00: 24: 00.04 Yaxşı, dizaynın daha modul olmasıdır.
00: 24: 02.08, Legonun necə kərpic vurduğuna dair intuisiyamıza daha çox uyğundur
00: 24: 06.17 dizayn edilə bilər.
00: 24: 08.23 Konseptual baxımdan daha asandır
00: 24: 10.13 və bu ümumiyyətlə arzu olunan bir şeydir.
00: 24: 13.12 Tez -tez dizayn prosesinin daha sadə olduğu vaxtlar
00: 24: 15.12 sonra daha çox yönlü olacaq
00: 24: 17.24 və daha güclü.
00:24:19.11 Bunun necə işlədiyini tələbələrə öyrətmək daha yaxşı olar.
00: 24: 23.06 Və nəhayət DNT plitələr təklif edir
00: 24: 26.05 sintetik müxtəlifliyin üstünlüyü,
00:24:28.05 çünki bu elementlərin hamısı qısa iplərdir
00: 24: 31.10 və sintetik kimya vasitəsilə əldə edilə bilər,
00:24:34.05 bu o deməkdir ki, biz istənilən növ nukleozid analoqunu qoya bilərik
00: 24: 36.11 orada istədiyimiz
00: 24: 38.06, hələ də cütlüklər olduğunu düşünürük.
00: 24: 39.27, Origami DNT ilə birlikdə,
00:24:41.07 çünki o, bu uzun tək ipə güvənir,
00: 24: 44.10 Hal -hazırda bu çox uzun tək telləri yaratmaq üçün yeganə yolumuz
00:24:46.17 enzimatikdir,
00:24:48.19 və buna görə də biz bu nukleosid trifosfatlarla məhdudlaşırıq
00: 24: 51.06, DNT polimerazları tərəfindən tanınır.
00: 24: 54.25 Bəs bunun harada faydalı ola bilər?
00:24:56.24 Beləliklə, çalışdığınızı deyək
00:24:58.06 Narkotik daşıma vasitəsini öz-özünə yığmaq.
00: 25: 01.16 Bəlkə də onu DNA Origami ilə tikmisinizsə,
00: 25: 03.11 narahat olmağa başlayacaqsan
00: 25: 05.14 bəlkə də nukleazalar uzun ipimi həzm edəcək.
00:25:08.14 Bəlkə də mənim uzun ipim gedir
00:25:09.28 anadangəlmə immunitet reaksiyasını tetikler.
00:25:12.21 Ancaq bu mənim narahatlığımdırsa,
00:25:14.11 o zaman bəlkə də eyni tip strukturu dizayn etməyi düşünməliyəm,
00:25:17.13 lakin DNT kərpicləri ilə,
00: 25: 18.25 istifadə edə biləcəyim yerdə, güzgü şəkilli tikinti blokları deyək
Nukleaza davamlı olan 00: 25: 21.15
00: 25: 23.18 və bu anadangəlmə immun cavab tərəfindən tanınmır.
00:25:27.14 Tapdığımız budur ki, yenə
00:25:28.21 bu diskret obyektlər üçün,
00:25:30.13 bəlkə də iki metodun performansı oxşardır,
00:25:32.26 amma DNT kərpic metodunun həqiqətən parladığı yer
00: 25: 36.00 dövri strukturların tikintisindədir.
00: 25: 38.13 Beləliklə, burada etdiklərimiz budur.
00: 25: 40.02 Yonggang'ın etdiyi şeydir
00: 25: 41.19 sağ tərəfdə proqramlaşdırılıb
00: 25: 43.15 Bu yüngül gölgeli vahid hüceyrə
00: 25: 45.20 tamamlayıcı yapışqan uçlara malikdir
00: 25: 47.24 sol tərəfdə,
00: 25: 49.17 və ya tamamlayıcı fişlər və deşiklər deməliyəm,
00: 25: 51.25 və tamamlayıcı fişlər və deliklər
00: 25: 53.02 öndən və arxadan.
00:25:55.21 Və indi nə olacaq
00: 25: 57.09 ki, vahid hüceyrə ayrı bir cisimlə dayanmayacaq,
00: 25: 59.19 əslində polimerləşəcək
00: 26: 01.23 2 ölçülü bir qəfəsə.
00:26:03.20 Bundan əlavə, belə deyil.
00: 26: 05.12 hiyerarşik olaraq formalaşdığını düşünmürük
00: 26: 07.02 - bu, bir dəstə vahid hüceyrə meydana gətirməyiniz deyil
00:26:08.22 və həmin vahid hüceyrələr yığılır.
00: 26: 10.13 Əksinə, inanırıq ki, məclis
00: 26: 12.03 parça -parça böyüyür.
00:26:14.01 Beləliklə, hər bir fərdi kərpic
00: 26: 15.06 bir -bir əlavə olunur.
00: 26: 17.24 Və bu şəkildə, bu dövri məclisə baxaraq,
00:26:20.04 əslində, bu barədə düşünsəniz
00:26:22.02 -- düşüncə təcrübəsi --
00: 26: 23.27 indi vahid hüceyrənin tərifi
00:26:25.25 bir az ixtiyaridir,
00: 26: 27.13 çünki asanlıqla çəkə bilərik
00: 26: 28.29 bu dörd küncü birləşdirən vahid hüceyrə.
00: 26: 31.06 Bu dövri quruluşlarla bərabərdir.
00:26:34.28 Hər halda, vacib olan odur
00: 26: 36.09 bu tək telli kərpic üsulu
00: 26: 37.29 sanki bizə daha yaxşı performans verir
00:26:39.18 sınaq borusunda
00:26:40.23 bu dövri strukturların yaradılmasında.
00: 26: 43.08 Beləliklə, bu olduqca diqqətəlayiq bir dizayndır
00:26:45.14 Yonggang tərəfindən hazırlanmışdır,
00: 26: 47.19, buradakı helikaslar
00: 26: 49.28 DNT kristalının müstəvisindən
00: 26: 52.11 və vahid hüceyrənin ölçüləri var
00:26:54.21 6 spiral x 6 sarmal,
00:26:56.12 təxminən 15 nm x 15 nm.
00: 27: 01.16 Və bu xüsusi nümunədə,
00:27:03.01 o, vahid hüceyrə daxilində bir boşluq dizayn etdi
00:27:05.19 2x2 spiral, əskik olan sarmallar.
00:27:09.10 Və sonra bunun nə edəcəyi indidir
00: 27: 10.18 özünü büllur halına gətirir,
00: 27: 13.03 burada vahid hüceyrə təxminən 15 nm ölçülərə malikdir,
00: 27: 15.20 təxminən 5 nm olan deliklərin ölçüləri,
00: 27: 17.27 və bütün kristal böyüyə bilər
00: 27: 19.29 ölçüdə birdən çox mikron.
00:27:22.24 Biz bu cür strukturların olduğuna inanırıq
00: 27: 24.15 şablon olaraq tətbiq ola bilər
00:27:26.29 qeyri-üzvi materialların böyüməsi üçün
00: 27: 29.16 molekulyar tellər etmək
00:27:31.06 və plazmonik cihazlar.
00: 27: 32.29 Düşünürük ki, bunun biologiyada da tətbiqi ola bilər
00: 27: 35.16 ev sahibi qonaq kristalloqrafiyası kimi bir şey üçün
00:27:38.04 Ned Seemanın təsəvvür etdiyi.
00: 27: 40.11 Bu nümunədə iki ölçülü olardı,
00: 27: 42.24 bəs membran zülallarını ala bilsək nə olar
00: 27: 45.03 -də stereotip istiqamətlərə toplaşmaq
00: 27: 47.26 və yerlər
00:27:49.05 bu boşluqlar içərisində
00: 27: 50.27 və DNT kristalından istifadə edin
00: 27: 52.14 ki, bu kristal nizamı tətbiq etsin
00:27:53.18 həmin zülallarda.
00: 27: 55.10 Bu, struktur biologiya araşdırmalarını sürətləndirməyin bir yolu ola bilər.
00: 28: 00.00 Deməli bu daha bir neçə nümunədir
00:28:01.29 dövri 2 ölçülü kristallar.
00: 28: 03.21 Bu halda Yonggang'ın etdiyi şeydir
00: 28: 05.27 heliks istiqamətində polimerləşir,
00: 28: 09.10 yenə hər silindr ikiqat sarmaldır,
00:28:14.24 və biz bu dəqiq kanalları görə bilərik.
00: 28: 16.11 Ayrı cisimlərlə eyni hekayədir.
00: 28: 18.15 yalnız möhkəm bir kuboid vahid hüceyrədən başlayır
00: 28: 21.15 və sonra yaratmaq üçün ipləri çıxarır
00:28:23.22 boşluq xüsusiyyətləri,
00: 28: 25.14 və bu şəkildə yarada bilərsiniz
00:28:27.01 son dərəcə müxtəlif kristallar dəsti
00: 28: 29.04 mürəkkəb xüsusiyyətlərə malikdir.
00: 28: 31.06 Buna əsasən əlçatan deyil
00: 28: 33.28 hər hansı digər məlum metoddan istifadə etməklə.
00: 28: 35.27 Deməli, bu nə etdiyinin maraqlı bir nümunəsidir
00: 28: 37.23 çox düşünən bir kristal yaratdı
00: 28: 40.19 32 zirzəminin hündürlüyünə inanıram,
00: 28: 43.07 və indi dizaynı ilə ortaya çıxdı.
00:28:46.11 struktur artıq planar olmaq istəmirdi,
00: 28: 48.21 lakin bunun əvəzində bir meyl var idi
00:28:50.16 boru etmək üçün ətrafına sarın.
00: 28: 53.19 Və bu nanotüpləri görə bilərik
00: 28: 55.07 bir qədər xatırladan görünüşü var
00:28:57.27 kimi bioloji yığıncaqlar.
00: 28: 59.25 bu Tütün mozaika virusudur.
00:29:02.29 Əlbəttə, bu obyekt tamamilə DNT-dən hazırlanmışdır
00: 29: 04.29 - yoluxucu deyil.
00: 29: 10.07 Yonggang və Wei Sun Peng Yin laboratoriyasında
00:29:12.16 bu kristallardan istifadə etməyə davam etdi
00: 29: 15.00 öz-özünə quruluşu şablonlaşdırmaq üçün
Üzərində 00: 29: 16.25 qızıl nanohissəciklər.
00:29:18.16 Yenə də potensial olaraq elektronika üçün
00:29:20.05 və ya fotonik tipli proqramlar.
00: 29: 22.16 Və burada etdikləri bəzədilər
00: 29: 23.24 Tək qollu yapışqanlı 5 nm qızıl hissəciklər,
00:29:30.08 və sonra tamamlayıcı yapışqan var
00:29:31.24 bu kanalların içini əhatə edir,
00: 29: 34.15 və bu yolla yüksək sıxlıq əldə edə bilirlər
00: 29: 36.12 bu qızıl hissəciklərindən o kanallara.
00: 29: 39.10 Burada etdikləri yalnız etdikləri şeydir
00: 29: 41.09 bütün səthi yüksək sıxlıqla örtmüşdür
Bu 5 nm qızıl nanohissəciklərdən 00: 29: 44.04.
00:29:52.03 DNT Origami olmasına baxmayaraq qeyd etməliyəm
00: 29: 54.08 DNT kərpic qədər yaxşı deyil
00: 29: 56.08, bu 2 ölçülü strukturları hazırlamaq üçün,
00: 29: 58.01 bunu etmək üçün müəyyən qabiliyyətə malikdir.
00:30:00.07 Deməli, bu Yongqanqdan işdir
Dərc etmədiyimiz 00: 30: 01.23
00:30:03.08 bu pətək tikinti bloklarını qurduğu yerdə,
00:30:08.00 Öz-özünə yığılan altıbucaqlı tikinti blokları
00: 30: 10.08 altıbucaqlı bir kristalda
00: 30: 11.24, əvvəllər sizə göstərdiyimə bənzər ölçülərə malikdir
00:30:14.01 - bir neçə mikron x bir neçə mikron.
00: 30: 16.24 Və Ned Seemanın qrupu çox gözəl bir əsər nəşr etdi
00: 30: 19.21, bir bina bloku hazırladılar
00: 30: 21.17 iki qat kimi görünür
00:30:24.13 Rodeman tərzində Origami
00: 30: 26.29 və bunu özümüz yığa bilərik
00:30:29.11 düzbucaqlı massivdə,
00: 30: 30.23 yenə bir neçə mikron x bir neçə mikron.
00: 30: 33.07 Ancaq bunu Origami DNA ilə vurğulamaq istərdim
00: 30: 35.22 yalnız bir neçə özünəməxsus haldır
00: 30: 39.00 burada uğur qazana bildik
00: 30: 40.22 bu böyük kristalları qurmaq üçün,
00:30:42.24 ancaq tək telli kərpiclərlə,
00: 30: 44.12, cəhd etdiyimiz şeylərin çoxu işləyir,
00: 30: 46.29 və dizayn etmək çox asandır.
00: 30: 48.24 Yalnız bəzi ipləri buraxın
00: 30: 49.29 və sonra yeni bir kristalınız var.
00:30:52.28 İndiyə qədər müşahidə etdiyimiz şeylər
00:30:54.17 odur ki, DNT kərpic kristalları daha möhkəm görünür
00:30:57.29 DNT Origami kristallarından daha çox.
00: 31: 00.16 Origami kristalları ilə,
00:31:02.01 Sadəcə bir neçə halımız var
00: 31: 03.06 işlədiyi görünür.
00: 31: 04.17 DNT kərpic kristalları ilə,
00:31:05.22 bunu etmək bizim üçün çox sadədir
00:31:07.00 bəzi ipləri buraxın
00:31:08.14 və yeni bir kristal düzəldin,
00:31:10.05 və daha sərt, daha keyfiyyətli bir şey.
00: 31: 13.01 Gələcəkdə inşallah
00:31:15.00 DNT Origami kristallarını yaxşılaşdırmaq üçün üsullar inkişaf etdirə bilərik,
00:31:18.03 lakin bu vaxt biz bunun nə üçün olduğunu fərz edə bilərik.
00:31:22.09 DNT kərpic kristalları daha yaxşı əmələ gəlir.
00:31:24.24 Beləliklə, düşüncə təcrübəsi edə bilərik ki, bəlkə,
00: 31: 27.04 DNA Origami kristal üçün,
00: 31: 28.24 ya vahid hüceyrələri əvvəlcədən meydana gətirdiyinizi təsəvvür edə bilərsiniz.
00: 31: 32.25 vahid hüceyrələrin əvvəlcədən meydana gəlməsini təsəvvür edə bilərsiniz
00: 31: 34.17 və sonra bunları qarışdırın
00: 31: 36.04 və problem ondadır ki, vahid hüceyrələr çox böyükdür,
00: 31: 39.07 Geri çevrilə bilən birləşmələr əldə etmək çox çətin ola bilər.
00: 31: 41.29 Beləliklə, böyüyən qəfəslə çox əlaqə qurursunuz
00:31:44.03 özünüzü yerindən çıxarmaq çətindir.
00: 31: 45.24 Və unutmayın ki, bu eyni çətinlikdir
00: 31: 47.21 makromolekulyar kristalloqrafiyanı əziyyət çəkir,
00:31:50.20 böyük kompleksləri kristallaşdırmaq çox çətinləşir
00: 31: 53.15 bu səbəbdən digərləri arasında.
00: 31: 57.18 DNT kərpic kristal böyüməsi ilə müqayisə edək.
00:32:00.05 artımın baş verdiyi yer
00: 32: 02.29 bu çox qısa elementlər vasitəsilə
00:32:04.23 cəmi 32 baza uzunluğundadır.
00:32:06.20 Və çox qısa olduqları üçün,
00: 32: 07.27 İçəri girmək, çıxmaq çox asandır.
00: 32: 10.02 Bir səhv varsa, ayrılmaq şansı var.
00: 32: 12.27 Ancaq çox fərqli kərpiclər olduğu üçün
00: 32: 15.22 yenə də çox mürəkkəb bir vahid hüceyrə əldə edə bilərsiniz.
00: 32: 19.03 Demək olar ki, tortunuzu yeyə bilərsiniz.
00:32:22.04 Çox mürəkkəb vahid hüceyrəyə sahib ola bilərsiniz,
00: 32: 24.04 amma eyni anda bir alt komponenti yığır,
00:32:27.06 Beləliklə, siz hələ də bu geri çevrilə bilən özünü montaj əldə edirsiniz
00: 32: 30.01, bir kristalın möhkəm böyüməsi üçün kritik görünür.
00: 32: 38.19 Nəticədə
00: 32: 39.29 Peng Yin laboratoriyasından gördüklərimiz
00:32:42.03 son bir və ya iki il ərzində,
00: 32: 43.29 bu işdə onlara kömək etmək üçün də əməkdaşlıq etdik.
00:32:46.12 öz-özünə yığılan strukturlar üçün fantastik yeni üsuldur
00:32:50.10 ribosom ölçüsündə və ya bəlkə də daha böyükdür.
00: 32: 53.17 Onları 2 ölçüdə qura bilərik,
00: 32: 54.27 bunları 3 ölçüdə qura bilərik.
00: 32: 57.03 Hal -hazırda göründüyü kimi var
00: 32: 58.21 Bu tək telli kərpiclərlə xüsusi bir üstünlük
00:33:01.07 artan dövri strukturlarda,
00: 33: 03.13 və bunun vacib tətbiqlərə sahib ola biləcəyinə inanırıq
00:33:06.01 molekulyar elektronika və fotonikadan
00:33:08.20 struktur biologiyaya.


4. DNT origamisinin sabitliyi, sabitləşməsi və yüksəlməsi

4.1. DNT origami sabitliyi

Hər hansı bir həyat və ya materialşünaslıq tətbiqində, mühiti DNT-dən origami-yə ixtiyari olaraq dəyişdirərkən, DNT quruluşunun dayanıqlığını və struktur bütövlüyünü nəzərə almaq vacibdir: forması və funksionallığı hələ də qorunub saxlanılırmı? Hər hansı bir materialın əsas xüsusiyyətlərindən biri yeni mühitə uyğunlaşma qabiliyyətidir. Məsələyə aydınlıq gətirmək üçün bu araşdırmada beş fərqli kimyəvi və fiziki parametr nəzərə alınmışdır (bax şəkil 16): pH, temperatur, tamponun ion gücü, radiasiya və endonukleazın parçalanması. Qeyd etmək lazımdır ki, DNT -nin və ya onun törəmələrinin sabitliyi haqqında danışarkən, əsasən DNT -nin maye mühitdə dayandırılmasını nəzərdə tuturuq. Bununla birlikdə, müəyyən hallarda DNT quruluşları bir səthdə hərəkətsiz hala gətirilir və adətən şəklini mayedəkindən daha yaxşı saxlaya bilir.

Şəkil 16. DNT origami sabitliyinə təsir edən amillərin icmalı. Mərkəzdə DNT origami strukturlarının sabit olduğu şərtlər təsvir edilmişdir (tünd boz). Mərkəzdən daha uzaq (açıq boz) DNT origami strukturlarının qismən deqradasiyasına səbəb olan şərtlər təsvir edilmişdir. DNT origaminin parçalanma və ya parçalanma şərtləri xarici halqada (açıq boz) təsvir edilmişdir.

Bu fərqli cəhətləri araşdırmadan əvvəl, DNT ikiqat sarmalının ümumi sabitliyinə kömək edən iki əsas faktorun olduğunu da qeyd etmək lazımdır [138]: iki tamamlayıcı nukleotid arasındakı əsas hidrogen bağları və baz yığma qarşılıqlı təsirləri 2.2, daha yüksək səviyyəli DNT nanoyaratmalarının yaradılmasındakı rolları haqqında bir müzakirə üçün). Bu iki qarşılıqlı təsir mənfi yüklü onurğaların itələnməsini aradan qaldırır və beləliklə, DNT origami-ni sabitləşdirir. Artıq qeyd edildiyi kimi, neytral şəraitdə, iki ssDNA-nın bağlanması və ikiqat sarmal quruluşunun meydana gəlməsi Watson-Crick baza cütləşmə modeli vasitəsi ilə başa düşülə bilər. Bu qarşılıqlı əlaqəni pozan və ya əsas cütləşməsini pozan hər hansı bir vəziyyət DNT origami-nin denatürasiyasına və deqradasiyasına səbəb olacaqdır. Məsələn, aşağı pH-da sitozin protonlanır və DNT qeyri-Watson-Crick əsas cütləşməsini, yəni Hoogsteen əsas cütləşməsini qəbul edə bilər [139]. Nəticədə, iki tel əvəzinə üç ayrı tel bir araya gələrək DNT origaminin deformasiyasına, birləşməsinə və ya parçalanmasına səbəb ola biləcək dəyişdirilmiş sarmal bükülmə ilə üçlü sarmal quruluş yarada bilər. Əlavə olaraq, aşağı pH, DNT onurğasındakı fosfodiester bağlarının hidrolizinə səbəb ola bilər. Lakin, 3-cü fəsildə müzakirə edildiyi kimi, müəyyən hallarda, bu cür “arzuolunmaz” qarşılıqlı əlaqələr öz xeyrinə istifadə edilə bilər.

DNT origami, iskele və müxtəlif uzunluqlara malik bir dəstə oligonükleotiddən ibarət olduğundan, DNT origami dizaynı, yəni hibridləşmə uzunluqları və krossoverlərin yerləşdirilməsi, DNT origaminin yaranmasında və möhkəmliyində həlledici rol oynayır. Təəssüf ki, bu, bir DNT origami üçün yaxşı bir təcrübi parametrlər dəstinin fərqli bir DNT origami üçün işləməyəcəyi mənasına gəlir. Həqiqətən də, ədəbiyyat müxtəlif nəticələrə malik fərqli DNT origamisindən istifadə edən bir çox fərqli stabillik tədqiqatı ilə doludur [140, 141]. Burada, DNT origamisinin hələ də sabit və sağlam olduğu şərtlər toplusunu hər bir halda müzakirə edərək bu mövzuya aydınlıq gətirməyə çalışırıq, ancaq nəzərə almaq lazımdır ki, tapıntılar mütləq bütün dünyada tətbiq oluna bilməz. Ayrıca, maye süspansiyonlu və səthə bağlanmış və batırılmış nümunələr arasındakı nəticələri müqayisə edərkən, substratın təsirini tamamilə laqeyd etmək olmaz və eyni DNT origami dizaynını istifadə edərkən belə iki vəziyyət arasında uyğunsuzluqlar gözləmək olar. Bununla birlikdə, müzakirə olunan tapıntıların oxucuya DNT origami stabilliyi haqqında kifayət qədər ümumi bir məlumat verə biləcəyinə inanırıq və oxucunun rahatlığı üçün mövcud anlayışa əsaslanaraq DNT origaminin sabitlik xəritəsini hazırladıq (bax şəkil 16).

Temperatur sabitliyi vəziyyətində iki əsas amili qeyd etmək vacibdir: qatlanma və ərimə temperaturları. Adından da göründüyü kimi, bunlar oliqos və skafoldun DNT origami yaratmaq üçün bir-birinə bağlandığı və ya müvafiq olaraq ayrıldığı temperaturlardır. Fərqli, köklü DNT origami formalarının istilik sabitliyi olduqca geniş şəkildə araşdırılmışdır və ən çox öyrənilən quruluşlar üçbucaqlı və düzbucaqlı Rothemund origamis [7], fərqli ölçüdə sarmal paketlər [142], blok DNT origamis [11] və dişli kimi DNT origami [143].

Düzbucaqlı DNT origami vəziyyətində, Song və b [144] göstərdi ki, səthə bağlanmış və batırılmış DNT origami ətraf mühitin temperaturu 50 ° C-nin altında saxlanılır. 55 °C-yə qədər qızdırıldıqdan sonra DNT oliqoslarının dissosiasiyası müşahidə edildi və daha da qızdırma oliqosların daha çox itkisi və DNT origami 75 °C-də parçalanana qədər DNT origami-nin daha əhəmiyyətli deformasiyası ilə nəticələndi. Adətən ayrılma prosesi düzbucağın kənarlarından başlayır. Eyni şəkildə, DNT origamisinin termal sabitliyi və bütövlüyünün ştapel iplərinin mövqeyindən və uzunluğundan çox asılı olduğu bildirildi [145]. Bu işdə, düzbucaqlı və 3D bloklu DNT origamisində müxtəlif mövqelərdə fərdi zəncirlərin hibridləşməsini və açılmasını aşkar etmək üçün FRET cütlərindən istifadə edilmişdir. Ştapellərin kənarlarında və tikiş yaxınlığında ərimə və qatlanma temperaturlarının toplu iplərə nisbətən xeyli aşağı ərimə temperaturlarına malik olduğu məlum oldu. Ümumiyyətlə, düzbucaqlı DNT origami parçalanması ümumiyyətlə 57 ° C ətrafında başladı və açılma 58 ° C -də tamamlandı. 3D DNT origami bloku üçün eyni temperaturlar müvafiq olaraq 54.6 ° C - 60.4 ° C idi [145].

Liedl qrupu [143], boşqab, kərpic və dişli kimi DNT origamisinin qatlanma və açılma prosesini araşdırdı. İstifadə olunan oligosların tərkibinə, yəni DNT origaminin formasına görə, kooperativ DNT origami qatlama temperaturlarının 55 ° C ilə 49 ° C (ən yüksək plaka, ən aşağı dişli) və açılış bir qədər yüksək temperaturda, 67 ° C ilə 60 ° C arasında baş verdi (ən yüksək plaka, ən aşağı dişli). Xüsusi DNT origami dizaynlarının iplərini müvafiq qatlama temperaturlarında inkubasiya edərək, 15-40 dəqiqəlik zaman aralığında fərqli DNT origamiləri istehsal edilə bilər. Bundan əlavə, oligosun orta uzunluğunun artmasının qatlanma temperaturunu artırdığını, açılan temperaturun isə əsasən eyni qaldığını və əyilmə kimi daxili stresslərin tətbiq edilməsinin, qatlama temperaturunu aşağı saldığını və ya ən pis halda, qatlamanı tamamilə bağladığını göstərdilər. Eynilə, Kastro və b [10] fərqli ölçülü sarmal paketlərin (18HB, 42HB və 35HB) struktur sabitliyini qiymətləndirdi. Bütün paketlərin 37 ° C -də daha uzun müddət (7 gün) sağlam olduğunu, ancaq 55 ° C -yə qədər qızdırıldıqda, paketlərin son hissələrində DNT origami quruluşlarının zədələndiyini, paketin gövdəsi isə böyük ölçüdə sağlam qaldığını müşahidə etdilər. . 65 ° C -ə qədər istiləşmə quruluşun tamamilə itirilməsinə səbəb oldu.

Pillers və Liberman [146] mayedə aparılan tədqiqatlara əlavə olaraq, slyuda səthində qurudulmuş düzbucaqlı DNT origaminin termal sabitliyini araşdırdılar. Müəlliflər göstərdilər ki, DNT origami fiziki ölçüdə və strukturun incə xüsusiyyətlərində heç bir əhəmiyyətli dəyişiklik olmadan 150 °C-dən 45 dəqiqəyə qədər temperatura davam edə bilər. DNA origamisini 250 ° C -də 10 dəqiqə inkübe etmək, hündürlüyün orijinaldan yarıya qədər azalması və hər hansı bir gözəl xüsusiyyətin itirilməsi kimi əhəmiyyətli fiziki dəyişikliklərlə nəticələndi. Eyni qeyddə, başqa bir araşdırmada [147] üçbucaqlı DNT origami səthinin forması həm hava, həm də argon altında 300 ° C -ə qədər saxlanılmışdır, lakin quruluşun hündürlüyü 200 ° C -dən sonra azalmışdır.

Yalnız birbaşa istiləşmədən başqa, DNT origamisinin ərimə temperaturu üzərində qızdırmanın və müxtəlif kimyəvi maddələrin mövcudluğunun birgə təsiri maraq doğurdu. Ramaknishnan və b [148] xaotrop və denatüre edici maddələr olan karbamid və guanidinium xloridin (GdmCl) mövcudluğunun müxtəlif temperaturda üçbucaqlı DNT origami bütövlüyünə təsirini bildirdi. Təcrübələr zamanı, DNT origamisi fərqli üre və ya GdmCl konsentrasiyalarında və fərqli temperaturlarda (23 ° C, 30 ° C, 37 ° C, 42 ° C) inkübe edildi. Müşahidə edilmişdir ki, RT-də üçbucaqlar həm sidik cövhəri, həm də GdmCl-nin 6 M konsentrasiyasında belə sabit və struktur cəhətdən bütövdür. Temperaturun artması ilə, sidik cövhəri vəziyyətində, üçbucaqlar 42 ° C-dən 4 M konsentrasiyasına qədər toxunulmaz idi. GdmCl vəziyyətində 42 °C-ə qədər 1 M və 2 M konsentrasiyasında əhəmiyyətli struktur deformasiyaları müşahidə edilmədi, lakin üçbucaqların qismən qüsurlarının 37 ° C və 4 M konsentrasiyası və ya 30 ° C və 6 temperaturda başladığı müşahidə edildi. M. Temperaturun və ya GdmCl konsentrasiyasının hər hansı əlavə artması DNT origami-nin daha da deqradasiyasına gətirib çıxaracaq. Maraqlıdır ki, ilk müşahidə olunan malformasiya üçbucağın tərəflərini bir -birinə bağlayan trapezoidlərin kəsilməsi və ya itməsi idi. Bu, DNT origaminin tək, açıq ssDNA və ya dsDNA hissələrinin DNT origamidəki ən həssas mövqe olduğunu irəli sürər. Müəlliflər müxtəlif üre və GdmCl konsentrasiyasında üçbucaqların ərimə temperaturlarını ölçdülər. Maraqlıdır ki, ərimə temperaturunun AFM görüntüsündə müşahidə olunan üçbucaqların parçalanmasını tam əks etdirmədiyi aşkarlandı və bu, DNT origami bütövlüyünü qiymətləndirərkən tamamilə ərimə temperaturuna güvənə bilməyəcəyini göstərir. Nəhayət, inkubasiya müddətinin 24 saata qədər artırılması müəyyən etdi ki, 1 saatdan sonra karbamid nümunələrində əlavə deqradasiyalar müşahidə olunmayıb, lakin GdmCl olduqda bütöv strukturların miqdarının azalması 24 saata qədər müşahidə olunub.

Əvvəlki mövzu ilə əlaqədar olaraq, fərqli agentlər tərəfindən ərimə temperaturunun aşağı salınması öz xeyrinə istifadə edilə bilər. Jungmann və b [149] qatlama zamanı formamid və karbamid təqdim edərək düzbucaqlı DNT origami və 6HB qatladı. Bu təcrübələrdə formamid konsentrasiyası mərhələli şəkildə Rothemund düzbucağında 85%-dən 1%-ə, 6HB vəziyyətində isə 85%-dən 11%-ə endirildi. Denaturasiya edən maddələrin tətbiqi DNT oliqoslarının ərimə temperaturunu aşağı saldığından, denaturasiya edən maddələrin konsentrasiyasının sonrakı azalması ərimə temperaturunu artıracaq və bununla da hibridləşməni sabitləşdirəcək ki, bu da mahiyyətcə temperaturun yüksəldilməsi prosesini simulyasiya edir. Düzbucaqlı DNT origamisi bir gecədə qatlanmağı tələb etdi, 6HB isə 2 saatdan çox vaxt yığıla bildi. Karbamid qatlanması oxşar nümunəni izlədi. Bu üsulların üstünlüyü odur ki, qatlama zamanı DNT origami quruluşuna istiliyə həssas elementlər daxil edilə bilər və ya zülallar DNT origamisi ilə eyni zamanda qatlana bilər.

Hər hansı bir bioloji tətbiq üçün, endonukleazın parçalanmasına qarşı müqavimət olduqca vacibdir. Temperatur araşdırmalarının yanında Castro və b Hüceyrə mühitində yuxarıda göstərilən DNT origami paketlərinin struktur sabitliyini xarakterizə etdi (0.5× Dulbecco'nun dəyişdirilmiş Qartal mühiti), ya fərqli sıxışdırma agenti (BSA, Dekstran) və natrium xlorid, maqnezium xlorid və aşağı pH tamponu olan Tris tamponu [10]. TEM görüntüləmə və gel elektroforezi, bütün tampon şəraitində bütün DNT origamisinin quruluşunda əhəmiyyətli dəyişikliklər ortaya qoymadı. Nəhayət, DNase I, T7 endonuklease I, T7 ekzonukleaz, E. coli nukleaz, lambda ekzonükleaz və MseI məhdudlaşdırıcı endonükleaz bütün paketlər üçün sınaqdan keçirilmişdir. DNaz I və T7 endonükleaz I istisna olmaqla, bütün digər fermentlər DNT origami strukturlarına əhəmiyyətli təsir göstərməmişdir. Başqa bir araşdırmada üçbucaqlı, düzbucaqlı və 6HB DNT origamisinin sabitliyi hüceyrə mühitində sınaqdan keçirilmişdir [150]. Gel elektroforezi və AFM və TEM görüntüsünə əsaslanaraq, yuxarıda qeyd olunan bütün DNT origamisləri, RT və 4 ° C -də hüceyrə lizat tamponunda (insan özofagus epitel hüceyrə metaplastik xətti) 12 saata qədər heç bir ciddi pozulma olmadan yaşaya bilər. Müqayisə üçün, M13mp18 iskele və λ-DNA (47 kbp) eyni şərtlərə məruz qaldı, bu da hər iki növdə əhəmiyyətli bir dəyişiklik ilə nəticələndi ki, DNT origaminin yığcam quruluşu fermentlərin həzm prosesini maneə törədir. Bu mövzu Stopar tərəfindən daha da araşdırıldı və b [151], 11 spesifik məhdudlaşdırıcı fermentin üçbucaqlı və düzbucaqlı DNT origamisini sahə olaraq ayırmaq üçün istifadə oluna biləcəyini nümayiş etdirdi. Burada nukleolitik reaktivlik DNT origami dizaynına struktur qüsurları (əsas uyğunsuzluqları) təqdim etməklə idarə olunurdu.

Giriş hissəsində müzakirə edildiyi kimi, tampon şərtləri, pH və ion gücünün həlledici rol oynadığı DNT origaminin qatlanması və uzun müddətli bütövlüyü üçün olduqca vacibdir. Məsələni aydınlaşdırmaq üçün Kim və b [147] müxtəlif tampon şəraitində çökmüş Rothemund üçbucağının səthinin möhkəmliyini öyrəndi.Substratla əlaqəli DNT origami stabilliyi heksan, etanol, toluol, deionlaşdırılmış su, NaCl məhlulları və müxtəlif pH şərtlərində sınaqdan keçirilmişdir. DNT origamisi, 24 saat batırıldıqdan sonra heksan, toluol və ya etanolda əhəmiyyətli bir tənəzzül göstərmədi: hündürlük dəyişikliyi müşahidə edildi, lakin DNT origamisinin forması və səthi sıxlığı eyni qaldı. Deionlaşdırılmış suya batırılma əsasən DNT origamisinin silikon səthindən qopması ilə nəticələndi və 5 dəqiqəlik inkubasiyadan sonra bəzi qüsurlu strukturlar müşahidə edildi. DNT origamisini 0.01 M, 0.05 M və 0.2 M natrium xloriddə 10 saniyə inkübe etmək, DNT origami səthindən ayrılmaqla nəticələndi və qalan DNT origamisinin daha kobud olduğu ortaya çıxdı, bu da natriumun DNT origami strukturlarında toplandığını göstərir. PH sabitliyi, səthə bağlı DNT origamisini pH 2–4 və pH 10–12 məhlullarına batırmaqla yoxlandı. Üçbucaqlar çox qeyri -sabit və turş şəraitdə sürətlə dağılsa da, ümumi forma və ölçü pH 11 -ə qədər saxlanılırdı. PH 12 -də üçbucaqların incə quruluşu bulanmış olsa da, ümumi forma saxlanılır. Eyni mövzuda davam edən Wang və b [152] DNT origami paketinin 10% etanol (v/v), 2-metil-1,3-propandiol və qliserol əlavəsinə, Tris, HEPES, PEPES və MES tamponlarına, 5-10, 30 arasında pH səviyyələrinə tab gətirə biləcəyini göstərdi. 0,2 M və 3 M arasında PEG çöküntüsü və natrium konsentrasiyası % (w/v) Lakin kalium (K +), kalsium (Ca 2+) və ammonium (NH) kimi kationlar4 + ) 200 mM konsentrasiyada və 4 M-də natrium DNT origami-nin parçalanması ilə nəticələndi. Ayrıca, dörd fərqli protein kristalizasiya tamponu sınandı: Lysozyme, Thaumatin, Human Serum Albumin və Catalase. DNT origamiləri yalnız tampon mübadiləsindən sonra katalaza tamponunda sabit idi. Bənzər bir araşdırmada, sabitliyin dolayı sübutu olaraq, fərqli DNT origami paketlərinin natriumun iştirakı ilə bükülə biləcəyi göstərildi [153]. 6, 8, 10, 12, 18, 24 və 42 sarmal paketlərini qatlamaq üçün 0,2-1,4 M natrium xloridin lazım olduğunu və bu paketlərin həmin məhlulda sabit olduğunu göstərdilər.

Daha əvvəl qeyd olunan işləri tamamlamaq üçün Kielar və b [154], Rothemund üçbucağının, 24HB və 6HB -nin tampon mübadiləsindən sonra iki dəfə fırladaraq süzgəcdən keçirərək struktur olaraq sağlam qaldığı şərtləri sınadı. Doqquz fərqli tampon mübadiləsi sınaqdan keçirildi: təmiz suya, TAE, Tris, Na2HPO4, Na2HPO4 və 100 mM NaCl, Na2HPO4 və 200 mM NaCl, K2HPO4, K2HPO4 100 mM KCl və K ilə2HPO4 200 mm KCl ilə. Üçbucaqların daxili quruluşu təmiz su, Tris, Na vəziyyətində əsasən toxunulmaz qaldı2HPO4 200 mM NaCl ilə, K2HPO4 100 mM KCl və K ilə2HPO4 200 mM KCl ilə, digər hallarda əhəmiyyətli struktur pozulması müşahidə edildi. Bu, yuxarıda göstərilən nəticələrlə üst -üstə düşür. 24HB yalnız Tris buferində toxunulmaz qaldı. 6HB bütün hallarda görünən zərər görmədi. Bu nəticələr göstərir ki, ilk növbədə DNT origami dizaynı quruluşun sabitliyinə böyük təsir göstərir və ikincisi, sodyum kimi stabilizasiya edən kationlar DNT origaminin sabitliyini artırmaq üçün tamponlara daxil edilə bilər. Həmçinin, müsbət sınaqdan keçmiş buferlərdə hər bir DNT origamisinin uzunmüddətli sabitliyi tədqiq edilmişdir ki, bu da DNT origamisinin 4 °C-də iki aylıq saxlanmasından sonra belə sabit olduğunu göstərdi.

Burada müzakirə edilən son parametr elektromaqnit şüalanma ilə işıqlandırma altında DNT origami sabitliyidir. Burada iki bölgəni nəzərdən keçiririk: yüksək enerjili (350 nm -dən aşağı, UV) və aşağı enerji (350 nm -dən yuxarı, görünən + IR) fotonlar. Aşağı enerjili bölgədə DNT origamisləri elektromaqnit şüalanması ilə birbaşa qarşılıqlı təsir göstərmir. Əslində, bu bölgədə DNT origami əsasında bir çox optik tətbiq fəaliyyət göstərir. Məsələn, Liu və b [155, 156] 360 nm-dən 1300 nm-ə qədər fəaliyyət göstərən kvant nöqtələrini yığmaq üçün platforma kimi üçbucaqlı və düzbucaqlı DNT origamisindən uğurla istifadə etdi, Kuzyk və b 24HB DNA origamisinin görünən bölgədə işləyən şiral plazmonik birləşmələri yığmaq üçün iskele kimi istifadə edilə biləcəyini göstərdi [83, 87] və Willner və b fotoşəkil dəyişdirilə bilən nanoskissorları nümayiş etdirdi [157]. Plazmonik nanohissəciklərdən yerli istiləşmə kimi dolayı təsirlərin belə DNT origami strukturlarının bütövlüyünə heç bir ciddi təsiri yoxdur. Qeyd etmək lazımdır ki, fotodeqradasiya zamandan asılı bir hadisədir və sadalanan tədqiqatlar adətən nisbətən qısa zaman miqyasına aiddir.

Müzakirə radiasiyanın enerjisi ətrafında olsa da, əslində yüksək enerjili bölgədəki DNT quruluşlarının zədələnməsini təyin edən dozadır. Bu, Vogelin bir neçə nəşrində aydın görünür və b [158, 159], Chen və b [160] və Gerling və b [161], hətta yüksək enerjili UV işıqlandırması altında, lakin aşağı dozada DNT origamisi ümumi formasını qoruya bilir. Vogel və b [158] iki müxtəlif DNT ardıcıllığı üçün vakuum (V) UV şüalanması (138 nm və 190 nm) altında DNT tək zəncirinin qırılmasını tədqiq etdi. Təcrübələrdə, spesifik mövqelərdə çıxıntılı ssDNA-ları olan və sonunda biotinlə dəyişdirilmiş üçbucaqlı DNT origamiləri əvvəlcə səthə yerləşdirildi və sonra VUV radiasiyası ilə şüalandı. Məqalədə təhlil edilməsə də, AFM görüntüləri, VUV -ə məruz qalma və yuyulma addımlarından sonra üçbucaqlı DNT origaminin pozulmadığını göstərdi və bu, cüt telli DNT -lərin məruz qalmasından ciddi şəkildə təsirlənmədiyini göstərir. Həm də ikincil elektronların yaranması səbəbindən yüksək enerjili bölgədə substratın təsiri istisna edilməməlidir. Sonrakı məqalədə Vogel və b [159] göstərə bilər ki, silikon səthi reaktiv ikincil elektronların əmələ gəlməsi səbəbiylə kalsium flüoridin vəziyyətindən təxminən 2-3 qat daha yüksək bağ qırılması əmsalına malikdir.

Çen və b [160] iki fərqli DNT origaminin (düzbucaqlı və lent) UV səbəbiylə düzəldilməsini və ya düzəldilməsini araşdırdı. Adətən DNT origamisində strukturun bükülməsinə və əyilməsinə səbəb olan daxili stresslər var. Bu bükülmə və əyilmə DNT origami-də UV səbəb olan kiçik lezyonlarla aradan qaldırıla bilər ki, DNT origami özünü yenidən istiqamətləndirə bilsin. Üç fərqli UV dalğa uzunluğu (366 nm və ya UVA, 312 nm və ya UVB və 254 nm və ya UVC) araşdırıldı. UVB və ya UVC radiasiyasına orta dərəcədə məruz qaldıqda, DNT origami strukturları əhəmiyyətli struktur zədələnmədən düzəldilmişdir, lakin UVA işıqlandırması altında DNT origamisinin konformasiyaları dəyişməmişdir, bu da onların bu dalğa uzunluğundan təsirlənmədiyini göstərir. UVB və UVC işıqlandırmasının dozasının artırılması DNT origami-nin davamlı parçalanması ilə nəticələndi, lakin UVA yüksək dozalarda belə heç bir təsir göstərmədi.

DNT origami UVA şüalanma məruz tab gətirə bilər ildən, Zhuang və b [162] üçbucaqlı DNT origami-nin bu bölgədə fotosensibilizasiya daşıyıcısı kimi fəaliyyət göstərmə qabiliyyətini tədqiq etmişdir. Burada fotosensibilizatorların interkalasiyasının DNT origami strukturunun fotostabilliyinə təsirini qısaca müzakirə edəcəyik. 3,6-bis(2-(1-metilpiridinium) etinil)-9-pentilkarbazol diiodid (BMEPC) DNT origami BMEPC məhlulunda RT-də 12 saat inkubasiya etməklə Rothemund üçbucağına yükləndi. İnkubasiyadan əvvəl və sonra AFM şəkilləri göstərir ki, DNT origami quruluşu inkubasiyadan sonra şişmiş, lakin ümumi forması saxlanılmışdır. Yükləndikdən sonra, DNT origami 365 nm UV işığı ilə işıqlandırıldı, nəticədə qismən malformasiya olunmuş DNT origamisi meydana gəldi, baxmayaraq ki, bu, hər bir DNA origami üçün yüklənmiş BMEPC miqdarından asılıdır: DNT origami ilə BMEPC nisbətində 1:15 000 və 1500 -dən sonra Gel elektroforezində bütöv DNT origami bandının UV şüalanması nəzarət bandından nəzərəçarpacaq dərəcədə zəif idi. Həmçinin, düz DNT origami gel elektroforezində eyni UV şüalanması altında heç bir deqradasiya əlaməti göstərməmişdir. Bundan əlavə, deqradasiyanın zamandan asılı olduğu göstərildi, yəni BMEPC yüklü DNT origamisi 4500 s məruz qaldıqdan sonra əhəmiyyətli dərəcədə pisləşdi.

4.2. DNT origaminin sabitləşməsi və qorunması

Yuxarıda təsvir edilən DNT origami sabitliyi dəyişdirilməmiş DNT nanostrukturlarına aiddir. Bu vaxt, müxtəlif kimyəvi mühitlərdə və bioloji mühitlərdə DNT origamisini sabitləşdirmək üçün bir neçə müdafiə strategiyası bildirildi. Bu strategiyaların bəzilərinə əvvəlki bölmələrdə artıq toxunulmuşdur, lakin burada yenidən ümumiləşdiriləcəkdir.

İndiyə qədər müəyyən etdik ki, müxtəlif DNT origami strukturları adətən məhlulda təxminən 50 °C-yə qədər sabitdir, 55 °C ilə 67 °C arasında yüksək temperaturda onlar struktur zədələnməyə başlayır və nəticədə parçalanır. Bir çox tədqiqatçılar müxtəlif vasitələrlə bu temperaturları artırmağa çalışıblar. Maraqlı və sadə bir sabitləşdirmə strategiyası, yalnız iplərin qırılmasına deyil, həm də çarpaz əlaqələrin sabitləşməsinə səbəb ola bilən UV şüaları ilə şüalanmadır. Dietz qrupu [161] UV şüalanmasının iki kərpicə bənzər DNT origamisinə təsirini tədqiq etdi ki, bunlar zəncir sonlarında və krossover mövqelərində timidinləri daxil etmək üçün dəyişdirilmişdir. DNT origami-nin yenidən tətbiq edilməsi, bu timidinlərin UV şüalanması altında kovalent şəkildə bağlana bilməsi və bununla da bütün DNA origamisini gücləndirməsindən qaynaqlanır. Dəyişdirilmiş kərpic kimi DNT origamiləri 310 nm dalğa uzunluğunda işıqlandırma ilə 30 dəqiqə işıqlandırıldı. Daha sonra gel elektroforezində ərimə nöqtəsi təyin olundu və bütövlüyü TEM -də yoxlandı. Şüalanmış nümunələr 90 °C qızdırmaya qədər sabit idi, şüalanmayanlar isə 50 °C və ya 45 °C-dən sonra pozulur, bu olduqca əhəmiyyətli bir inkişafdır. Həmçinin, şüalanmış nümunələr natrium xlorid tamponlarında (300 mm -ə qədər) və təmiz suda sabit idi. Bununla birlikdə, məqalədə qeyd edildiyi kimi, uzun müddətli UV -ə məruz qalma DNT origami strukturlarının zədələnməsinə səbəb oldu. Başqa bir misalda [163] nümayiş etdirilmişdir ki, 8-metoksipsoralen (8-MOP) kimi foto-çarpaz birləşdirici materiallar DNT origami-nin istilik sabitliyini artırmaq üçün istifadə edilə bilər: DNT origami 8-MOP ilə inkubasiya edildikdə və sonrakı 365 nm lazerlə 1 saat UV-şüalanma, düzbucaqlı DNT origaminin ərimə temperaturu 58 ° C-dən 90 ° C-ə yaxın artırıla bilər. Bənzər, lakin daha spesifik və geri çevrilə bilən fotokimyəvi çarpaz əlaqə 3-siyanovinilkarbazol hissələrindən istifadə etməklə əldə edilə bilər [33, 164].

DNT origami kimyəvi qorunması əldə edilə bilər. DNA origami-ni katyonik PEG-poli-lizin blok kopolimerləri ilə örtərək DNT origami polyplex miselləri [165]. DNT origaminin əhatə dairəsi tamamilə elektrostatikdir və buna görə də polyanionik dekstran sulfat istifadə edərək geri çevrilə bilər. Blok kopolimerləri DNT origamini nukleazalar və aşağı duzlu şərtlər nəticəsində parçalanmağa qarşı qoruyur. Bənzər bir strategiya, DNT nano quruluşlarının ətrafında misel meydana gətirən bir səthi aktiv maddənin həllində DNT nanoyarpaqlarına bağlanan DNT-lipid konjugatlarından istifadə edir [97]. Sonradan lipozomlar əlavə olunur və səthi aktiv maddə dializ yolu ilə seçilərək çıxarılır, nəticədə nukleaz həzmindən qoruyan və immun reaksiyaların qarşısını alan bir virus capsid qabığını təqlid edən DNT nanostrukturu ətrafında əridilmiş lipid iki qatlıdır. Virus kapsid zülalları hüceyrələrə transfeksiyanın effektivliyini artırmaq üçün DNT origamini elektrostatik olaraq da əhatə edə bilər [96]. Alternativ yanaşmada atom transferi radikal polimerləşməsi boruya yuvarlanan düzbucaqlı DNT origamini qorumaq üçün istifadə edilmişdir [106]. Müəlliflər, meydana gələn polimer borunun borunun içərisində bir G4/hemin kompleksini qoruya biləcəyini və kompleksin hələ də dopamin polimerizasiyasını başlatmaq üçün istifadə edilə biləcəyini nümayiş etdirdilər. DNT origami-nin qorunmasına həmçinin enzimatik fosforlaşma və ştapel zəncirlərinin bağlanması [166] ilə nail olmaq olar ki, bu da ştapel uzunluqlarının yenidən dizaynı ilə birlikdə xüsusilə effektiv olduğunu sübut etdi.

4.3. DNT origami sintezinin genişlənməsi

DNT origamini çoxfunksiyalı materiallar kimi istifadə etmək üçün, ehtimal ki, daha çox miqdarda materiala ehtiyac var və bunun üçün istehsal xərclərini azaltmaq vacibdir. Son zamanlarda DNT origami istehsalının xərclərini azaltmaq və biotexnologiyadan istifadə edərək sintezini artırmaq üçün əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə edilmişdir. 2015-ci ildə, M13mp18 uzun iskeleinin, sürətlə böyüyən bakteriofaglardan litr-reaksiya həcminə görə qram miqyasında əldə edilə biləcəyi nümayiş etdirildi. E. coli qarışdırılmış tank bioreaktorunda yüksək hüceyrə sıxlığı fermentasiyasından istifadə edərək ana hüceyrələr kimi. Daha sonra eyni üsul, enzimatik həzmə malik bir faqemid sistemindən istifadə edərək xüsusi ardıcıllığa malik daha qısa ştapel lifləri də istehsal etmək üçün uzadıldı [168]. Bu yolla, ştapel liflərinin istehsal xərcləri iki dəfədən çox azaldıla bilər, eyni zamanda qram miqyasında DNT origami-nin geniş miqyaslı kütləvi istehsalı mümkündür [168]. Aşağı qiymətə kilobaz tək telli DNT istehsal etmək üçün bənzər bir yanaşma Shepherd tərəfindən göstərildi və b, tel kafes DNT origami obyektləri yaratmaq üçün bu DNT-dən istifadə edən [169].


Şəkil 4

Şəkil 4. Dizayn ölçüləri 2D və 3D qarışıqlarında. (a) Mücərrəd dizayn diaqramları və (b) 5 kafel pacman kimi strukturla qarışdırılmış kiçik altıbucaqlıların AFM şəkilləri. (c) mücərrəd dizayn diaqramları və (d) 20 kafelli pacmana bənzər bir quruluşla qarışdırılmış böyük altıbucaqlı AFM şəkilləri. Ətraflı kənar dizayn Şəkil S7-də göstərilmişdir.

Asimmetrik kafel dizaynının 3D strukturların meydana gəlməsini necə cilovladığına dair eyni prinsip, dizayn ölçüləri olan strukturlara da tətbiq edilə bilər. Məsələn, kiçik bir altıbucaq yaratmaq üçün iki unikal plitədən istifadə edilə bilər (Şəkil 5a). İki alternativ kənar istifadə edərək, bərabər, lakin tək olmayan sayda plitələr olan quruluşlar mümkündür. AFM təsvirləri təxminən 270 nm diaqonalı olan yaxşı formalaşmış altıbucaqlıları göstərdi (Şəkil 5b) və məhsuldarlıq 75,1% olaraq təxmin edildi (Şəkil S5).


Mücərrəd

DNT origami qatlama texnikasından istifadə edərək, üç ölçülü (3D) məkanda mürəkkəb əyri səthləri təyin edən, öz-özünə yığılmış DNT nanoyarpaqlarının dizaynı və qurulması üçün bir strategiya təqdim edirik. Hədəf obyektinin dairəvi konturlarını izləmək üçün ikiqat spiral DNT əyilir və potensial zəncir keçidləri sonradan müəyyən edilir. DNT-nin konsentrik halqaları, rasional dizaynlı həndəsələr və krossover şəbəkələri ilə 2D ilə məhdudlaşan düzbucaqlı əyrilik yaratmaq üçün istifadə olunur. Təyyarədən kənar əyrilik, konfiqurasiyası təbii, B formalı bükülmə sıxlığından tez-tez kənara çıxan bitişik DNT cüt sarmalları arasındakı müəyyən mövqe və krossover modelinin tənzimlənməsi ilə tətbiq edilir. Konsentrik halqaların və 3D sferik qabıqların 2D tənzimləmələri, ellipsoidal qabıqlar və nanoflaska kimi yüksək əyriliyə malik bir sıra DNT nanostrukturları yığılmışdır.


Caltech alimləri karbon nanoboru sxemləri üçün DNT origami nanoölçülü çörək lövhələri hazırlayırlar

ŞƏKİL: (A) -da, "qırmızı" və "mavi" DNT ardıcıllığı ilə etiketlənmiş tək divarlı karbon nanotüplər, DNT origami üzərindəki qırmızı və mavi əleyhinə iplərə yapışdırılır və nəticədə öz-özünə yığılmış elektron açar meydana gəlir. Daxilində daha çox baxın

Kredit: Paul W. K. Rothemund, Hareem Maune və Si-ping Han/Caltech/Təbiət Nanotexnologiyası

PASADENA, Kaliforniya-- Nə vaxtsa nanoölçülü elektron cihazların yeni növlərinin inkişafına səbəb ola biləcək işdə, Kaliforniya Texnologiya İnstitutunda (Caltech) fənlərarası tədqiqatçılar qrupu DNT-nin öz-özünə yığılma qabiliyyətini diqqətəlayiq elektron xüsusiyyətləri ilə birləşdirdi. karbon nanoborucuqlarının, bununla da karbon nanoboruların nanoölçülü elektron sxemlərə təşkili ilə bağlı uzun müddətdir davam edən problemin həllini təklif edir.

Əsər haqqında bir məqalə 8 Noyabr Nanotexnologiyanın ilk onlayn nəşrində çıxdı.

"Bu layihə" Caltech -dən başqa harada? "Adlı möhtəşəm layihələrdən biridir. hekayələr," Caltech-də kompüter elmləri, hesablamalar və sinir sistemləri və biomühəndislik üzrə dosent Erik Winfree və layihəyə rəhbərlik edən dörd müəllimdən biri deyir.

Layihə üçün həm ilkin ideya, həm də onun son icrası üç tələbədən gəldi: Hareem T. Maune, Marc Bockrathın laboratoriyasında karbon nanoboru fizikasını öyrənən aspirant (o vaxtlar Caltech-in tətbiqi fizika üzrə köməkçi professoru, hazırda Kaliforniya Universitetində). Riverside) Si-ping Han, William A. Goddard Caltech laboratoriyasında karbon nanotüpləri ilə DNT arasındakı qarşılıqlı əlaqəni araşdıran materialşünaslıq nəzəriyyəçisi, Charles və Mary Ferkel Kimya, Materialşünaslıq və Tətbiqi Fizika professoru və Robert D Winfree laboratoriyasında mürəkkəb DNT-nin öz-özünə yığılması üzərində işləyən kompüter elmləri üzrə bakalavr tələbəsi Barış.

Layihə 2005-ci ildə, Paul W. K. Rothemund öz inqilabi DNT origami texnikasını icad etdikdən qısa müddət sonra başladı. O vaxt Rothemund bu gün Winfree laboratoriyasında postdoktorluq alimi idi, o, biomühəndislik, kompüter elmləri, hesablama və sinir sistemləri üzrə baş elmi işçidir.

Rotemundun işi Maune, Han və Barişə karbon nanoborucuq dövrələrini qurmaq üçün DNT origami istifadə etmək ideyasını verdi.

DNT origami, gülüş üzləri və ya Qərb yarımkürəsinin xəritələri və ya hətta elektrik diaqramları kimi demək olar ki, sonsuz forma və naxışlar yaratmaq üçün proqramlaşdırıla bilən DNT-dən hazırlanmış öz-özünə yığılmış struktur növüdür. DNT baza ayrılmasının ardıcıllıq tanıma xüsusiyyətlərindən istifadə edərək, DNT origami, uzun bir tək viral DNT-dən və viral DNT-yə bağlanan və "zımbalanan" müxtəlif tipli qısa sintetik DNT zəncirlərinin qarışığından yaradılır, adətən təxminən 100 bir tərəfdə nanometr (nm).

Tək divarlı karbon nanoborucuqları karbon atomlarının yuvarlanmış altıbucaqlı torundan ibarət molekulyar borulardır. Ölçüləri 2 nm-dən az, lakin uzunluqları bir çox mikron olan, məlum olan ən güclü, ən istilik keçirici və elektronik cəhətdən maraqlı materiallardan biri kimi tanınırlar. İllərdir ki, tədqiqatçılar nanoölçülü cihazlarda onların unikal xüsusiyyətlərindən istifadə etməyə çalışırlar, lakin onları arzuolunan həndəsi naxışlara dəqiq şəkildə yerləşdirmək əsas maneə olub.

"Paulun söhbətini eşidən Hareem, nanotubları origamiyə taxmaq fikrindən həyəcanlandı" deyə Winfree xatırlayır. "Bu arada, Rob dostu Si-Pinglə danışırdı və müstəqil olaraq eyni fikirdən həyəcanlanırdılar."

Tələbələrin həyəcanının əsasında DNT origami-dən 100 nm-ə 100 nm molekulyar çörək lövhələri kimi istifadə oluna biləcəyi ümidi dayanırdı - elektron sxemlərin prototiplənməsi üçün tikinti əsasları - tədqiqatçıların sadəcə origamidəki ardıcıllığı layihələndirərək mürəkkəb cihazlar qura bildikləri üçün xüsusi nanotublar əvvəlcədən təyin edilmiş mövqelərdə bağlanacaq.

"Bu tələbələrlə söhbət etməzdən əvvəl," Winfree davam edir, "karbon nanotüpləri ilə işləmək və ya praktik məqsədlər üçün laboratoriyamızın DNT mühəndisliyi təcrübəsini tətbiq etmək heç bir marağım yox idi. bacarıqların spektri və çox böyük həvəs. Tam bir nəzəriyyəçi olan Si-Ping belə fikrin gerçəkləşməsinə kömək etmək üçün laboratoriyaya girdi. "

Caltech-in Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Bölməsinin sədri Ares Rosakis deyir: "Bu birgə tədqiqat layihəsi Caltech-də elm və mühəndislik sahəsində ən yaxşı tələbələri necə seçdiyimizə və onları yaradıcılıq və təxəyyülünün inkişaf edə biləcəyi bir mühitə necə yerləşdirdiyimizə sübutdur" dedi. və Theodore von Kármán Aeronavtika professoru və maşınqayırma professoru.

Tələbələrin ideyalarını həyata keçirmək asan deyildi. Winfree izah edir: "Karbon nanotüp kimyası çox çətindir və qarışıqdır-hər şey tamamilə karbondur, buna görə də bir seçilmiş karbon atomunda reaksiya vermək çox çətindir".

"Nanoborunu dəqiq müəyyən edilmiş "tutacaqda" kimyəvi üsulla tutmaqda yaranan bu çətinlik, mürəkkəb qurğular və sxemlər qura bilmək üçün nanoboruları istədiyiniz yerə yerləşdirməyə çalışdığınız zaman problemin mahiyyətidir" deyir.

Elm adamlarının ağıllı həlli, itkin tutacaqları yaratmaq üçün tək telli DNT yapışqanlığından istifadə etmək idi. Məhz bu yapışqanlıq DNT-nin nukleotid əsaslarının (A, T, C və G) tamamlayıcı ardıcıllığa malik olanlarla (A ilə T, C ilə G) qoşalaşması yolu ilə DNT spiralını təşkil edən iki zəncirlə birləşdirir.

"DNT, digər DNT zəncirlərini tanımaq üçün mükəmməl bir molekuldur və tək telli DNT də karbon nanotüplərinə yapışmağı xoşlayır" deyir Han. "Beləliklə, biz duzlu suda çılpaq nanoborucuqları DNT molekulları ilə qarışdırırıq və onlar nanoborucuqların bütün səthinə yapışırlar. Bununla belə, hər bir DNT molekulunun bir az hissəsinin qorunduğuna əmin oluruq ki, bu kiçik hissə DNT molekullarına yapışmasın. nanotube və bunun əvəzinə DNT origami ilə əlaqəli DNT -ni tanımaq üçün istifadə edə bilərik. "

Elm adamları, "qırmızı" və "mavi" adlandırdıqları fərqli ardıcıllıqla DNT ilə etiketlənmiş iki nanotubuk partiyası yaratdılar.

"Metaforik olaraq, bir qrup nanotüpü qırmızı DNT boyasına batırdıq və başqa bir nanotüpü mavi DNT boyasına batırdıq" deyir Winfree. Maraqlıdır ki, bu DNA boyası rəngə xas Velcro kimi hərəkət edir.

"Bu DNT molekulları tutacaq rolunu oynayırdı, çünki tamamlayıcı ardıcıllığa malik bir cüt tək zəncirli DNT molekulu bir-birinə dolanaraq ikiqat spiral əmələ gətirir. Beləliklə," o deyir, "qırmızı anti-qırmızıya, mavi isə anti-qırmızıya güclü şəkildə bağlana bilər. -mavi."

"Nəticədə," əlavə edir, "bir səthə qırmızı əleyhinə bir DNT zolağı çəksək və üzərinə qırmızı örtüklü nanotüplər töksək, nanotüplər xəttə yapışacaq. Amma mavi örtüklü nanotüplər yapışmayacaq çünki onlar yalnız anti-mavi xəttə yapışırlar. "

Karbon nanotüplərindən nanometr ölçülü elektron sxemlər düzəltmək üçün nanometr miqyaslı DNT zolaqları çəkmək lazımdır. Əvvəllər bu imkansız bir iş olardı. Rothemundun DNT origami ixtirası buna imkan verdi.

"Standart bir DNA origami, təxminən 100 nm ölçüsündə, ixtiyari DNT iplərinin bağlana biləcəyi 200 -dən çox 'piksel' mövqeyə malik bir düzbucaqlıdır" deyir Winfree. Karbon nanoborucuqlarını bu sistemə inteqrasiya etmək üçün elm adamları həmin piksellərin bəzilərini qırmızıya qarşı, digərlərini isə maviyə qarşı rəngləndirərək, rəngə uyğun nanoborucuqların yapışmasını istədikləri mövqeləri effektiv şəkildə qeyd etdilər. Daha sonra onlar qırmızı etiketli nanoborucuqların mavi nanoborucuqlara perpendikulyar keçməsi üçün origamini dizayn etdilər və bu, yarımkeçirici sxemlərin qurulması üçün ən əsas cihazlardan biri olan sahə effektli tranzistor (FET) kimi tanınır.

Prosesləri konseptual olaraq sadə olsa da, tədqiqatçılar, karbon nanotüplərinin paketlərini ayrı-ayrı molekullara ayırmaq və bu zəncirləri qorumaq üçün tək telli DNT-ni bağlamaq kimi bir çox kıvrımlar işlətməli oldular, beləliklə də ortaqlarını tanıya bildilər. origami və özünü yığmaq üçün uyğun kimyəvi şərtlərin tapılması.

Təxminən bir il sonra komanda, atom qüvvəsi mikroskopu ilə keçidi görə bildikləri origami üzərinə çarpaz nanotüplər yerləşdirdi. Bu sistemlər məhluldan çıxarılaraq bir səthə qoyuldu, bundan sonra cihazın elektrik xüsusiyyətlərini ölçmək üçün aparatlar bağlandı. Komandanın sadə cihazı elektrodlara bağlandıqda, həqiqətən də sahə tranzistoru kimi davranırdı. "Sahə effekti" faydalıdır, çünki "transistorun iki komponenti, kanal və qapı, keçid effektinin olması üçün əslində toxunmaq məcburiyyətində deyil", Rothemund izah edir. "Bir karbon nanotüpü, bir gərginlik tətbiq edildikdə meydana gələn elektrik sahəsi sayəsində digərinin keçiriciliyini dəyişə bilər."

Bu nöqtədə, tədqiqatçılar, nanotüplər və origami qarışığından bir cihaz qura biləcək bir üsul yaratdıqlarına əmin idilər.

"Bu işlədi" Winfree deyir. "Mükəmməl bir şey deyə bilmərəm-təkmilləşdirmək üçün çox yer var. Ancaq bir cüt karbon nanotubunun kəsişdiyi sadə bir cihazın idarə olunan quruluşunu nümayiş etdirmək kifayət idi."

"Gözləyirik ki, karbon nanotüpləri və bəlkə də elektrodlar və məftillər də daxil olmaqla digər elementləri ehtiva edən daha mürəkkəb sxemləri etibarlı şəkildə qurmaq üçün yanaşmamızın təkmilləşdiriləcəyini və uzadılacağını gözləyirik", - deyə Goddard deyir. molekullar."

O qeyd edir ki, yanaşmanın əsl faydası, öz-özünə yığılmağın bir anda bir cihaz etməməsidir. "Bu, miqyaslana bilən texnologiyadır. Yəni mürəkkəb məntiq vahidləri qurmaq və bunu paralel olaraq öz-özünə yığılan minlərlə, milyonlarla və ya milyardlarla vahid üçün etmək üçün origami dizayn edə bilərsiniz."

"DNT origami şablonlarından istifadə edərək karbon nanotüplərinin iki ölçülü geometriyalara özünü yığması" adlı məqalədəki iş, Milli Elm Vəqfi, Dəniz Araşdırmaları Ofisi və Funksional Mühəndis Nano Arxitektonikası Mərkəzi tərəfindən dəstəkləndi.

http://media ünvanında Media Əlaqələri saytına daxil olun. caltech. təhsil.

İmtina: AAAS və EurekAlert! EurekAlert -də yayımlanan xəbərlərin düzgünlüyünə görə məsuliyyət daşımır! töhfə verən qurumlar tərəfindən və ya EurekAlert sistemi vasitəsilə hər hansı məlumatın istifadəsi üçün.


İstinadlar

Lowenstam, H. A. və Weiner, S. Biomineralizasiya haqqında (Oxford Univ. Press, 1989).

Mann, S. Biomineralizasiya: Bioinorganik Materiallar Kimyasında Prinsiplər və Kavramlar (Oxford Univ. Press, 2001).

Pasteris, J. D. Apatitik biomaterialların mineraloji görünüşü. Am. Mineral. 101, 2594–2610 (2016).

Palmer, L. C., Newcomb, C. J., Kaltz, S. R., Spoerke, E. D. & amp; Stupp, S. I. Sümük və minadan ilhamlanan hidroksiapatit minerallaşması üçün biomimetik sistemlər. Kimya Rev. 108, 4754–4783 (2008).

Athanasiadou, D. et al. Siçan otokoniyasının nanostrukturu. J. Struktur. Biol. 210, 107489 (2020).

Walther, L. E. və başqaları. İnsan otokoniyasının daxili quruluşu. Otol. Nörotol. 35, 686–694 (2014).

Boulos, R. A. və başqaları. Kalsium karbonatın polimorflarının fırlanması. Elmi. Rep. 4, 3616 (2014).

Frausto da Silva, J. J. R. & amp; Williams, R. J. P. Elementlərin Bioloji Kimyası: Həyatın Qeyri -üzvi Kimyası (Oxford Univ. Press, 2001).

Jo, B. H., Kim, C. S., Jo, Y. K., Cheong, H. & amp Cha, H. J. Bioinspired silisləşmənin son inkişafı və tətbiqləri. Koreyalı J. Chem. Eng. 33, 1125–1133 (2016).

Reznikov, N., Bilton, M., Lari, L., Stevens, M. M. & Kroger, R. Sümüyün fraktal kimi iyerarxik təşkili nanoölçülüdən başlayır. Elm 360, eaao2189 (2018). Bu araşdırma mineraldan bəhs edirsümükdə kollagen yığılması və nanosistemdəki hiyerarşik mineral quruluşu.

Wolf, S. E. et al. Klassik olmayan in vivo və in vitro kristalizasiya (I): Nanoqranulyar biomineralların proses-quruluş-mülkiyyət əlaqələri. J. Struktur. Biol. 196, 244–259 (2016). Biomineral nanoqranulyarlığa və onun material xüsusiyyətlərinə necə təsir etdiyinə dair bir baxış.

Lenton, S., Wang, Q., Nylander, T., Teixeira, S. & amp Holt, C. Fosfoproteinlər tərəfindən ayrılan kalsium fosfat nanoklasterlərinin struktur biologiyası. Kristallar 10, 755 (2020).

Naka, K. & Chujo, Y. Kristal nüvələnməsinə və kalsium karbonatın sintetik substratlarla artımına nəzarət. Kimya Mater. 13, 3245–3259 (2001).

Fan, D., Lakshminarayanan, R. & amp Moradian-Oldak, J. 32 kDa emaye kalsium bağlanması ilə konformasiya keçidlərindən keçir. J. Struktur. Biol. 163, 109–115 (2008).

Fang, P. A., Conway, J. F., Margolis, H. C., Simmer, J. P. & amp Beniash, E. Ameloqenin iyerarxik öz-özünə yığılması və nano ölçəkdə biomineralizasiyanın tənzimlənməsi. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 108, 14097–14102 (2011).

Kaartinen, M. T., Sun, W., Kaipatur, N. & McKee, M. D. Transglutaminase dişlərdə SIBLING zülallarının çarpaz bağlanması. J. Dent. Res. 84, 607–612 (2005).

Berman, A. və başqaları. Kristal fakturasının bioloji nəzarəti: kristal xassələrini funksiyaya uyğunlaşdırmaq üçün geniş yayılmış strategiya. Elm 259, 776–779 (1993).

Natalio, F. və başqaları. Çevik minerallar: həddindən artıq əyilmə gücünə malik öz-özünə yığılmış kalsit sümükləri. Elm 339, 1298–1302 (2013).

Borukhin, S. və başqaları. Amin turşularının qeyri-üzvi kristal ev sahibinə daxil edilməsinin yoxlanılması: kalsit hadisəsi. Adv. Funksiya. Mater. 22, 4216–4224 (2012).

Athanasiadou, D. və digərləri. Kalsitik quş yumurta qabığının nanostrukturu, osteopontin və mexaniki xassələri. Elmi. Adv. 4, eaar3219 (2018).

Saito, M. & amp; Marumo, K. Kollagenin çarpaz bağlanmasının sümük material xüsusiyyətlərinə sağlamlıq və xəstəliklərə təsiri. Kalsif. Tissue Int. 97, 242–261 (2015).

Hincke, M.T. et al. Yumurta qabığı: quruluşu, tərkibi və minerallaşması. Ön. Biosci. 17, 1266–1280 (2012).

De Yoreo, J. J., Wierzbicki, A. & amp Dove, P. M. Qeyri -üzvi kristalların böyüməsi üzərində biomolekulyar nəzarət mexanizmlərinə dair yeni fikirlər. CrystEngComm 9, 1144–1152 (2007).

Pro, J. W. və Barthelat, F. Bioloji və bioinspired materialların qırılma mexanikası. MRS Bull. 44, 46–52 (2019).

Reznikov, N., Steele, J. A. M., Fratzl, P. & Stevens, M. M. Hüceyrədənkənar matris mineralizasiyasının materialşünaslıq vizyonu. Nat. Rev Mater. 1, 16041 (2016).

Meldrum, F.C & amp Cölfen, H. Bioloji və sintetik sistemlərdə mineral morfologiyalarına və strukturlarına nəzarət. Kimya Rev. 108, 4332–4432 (2008).

Nudelman, F. & Sommerdijk, N. A. J. M. Material kimyası üçün ilham olaraq biomineralizasiya. Angew. Kimya Int. Ed. 51, 6582–6596 (2012).

Ho-Shui-Ling, A. və digərləri. Sümüklərin bərpası strategiyaları: hazırlanan iskelelər, bioaktiv molekullar və kök hüceyrələr indiki mərhələ və gələcək perspektivlər. Biomateriallar 180, 143–162 (2018).

Wang, W. H. & amp Yeung, K. W. K. Sümük qüsurlarının bərpası üçün sümük greftləri və biyomaterialların əvəzediciləri: bir baxış. Bioakt. Mater. 2, 224–247 (2017).

Seeman, N.C. & Sleiman, H. F. DNA nanotexnologiyası. Nat. Rev. Mater. 3, 17068 (2018).

Hong, F., Zhang, F., Liu, Y. & Yan, H. DNA origami: daha yüksək səviyyəli strukturlar yaratmaq üçün iskelelər. Kimya Rev. 117, 12584–12640 (2017).

Subirana, J. A. və Soler-López, M. Hidrogen bağı donorları kimi kationlar: DNT-də elektrostatik qarşılıqlı təsirlərin görünüşü. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struktur. 32, 27–45 (2003).

Duguid, J., Bloomfield, V. A., Benevides, J. & Thomas, G. J. Raman DNT-metal komplekslərinin spektroskopiyası. I. İkiqatlı kationların qarşılıqlı təsirləri və uyğunluq təsirləri: Mg, Ca, Sr, Ba, Mn, Co, Ni, Cu, Pd və Cd. Biofiz. J. 65, 1916–1928 (1993).

Kostetsky, E. Y. Apatit matrisi və kokristallaşan minerallar əsasında protosellərin və onların struktur komponentlərinin əmələ gəlməsinin mümkünlüyü. J. Biol. Fizika 31, 607–638 (2005).

Korolev, N., Lyubartsev, A. P., Rupprecht, A. & Nordenskiold, L. Mg 2+, Ca 2+, Na + və K + ionlarının DNT -yə yönəldilmiş DNT liflərində bağlanması: təcrübi və Monte Carlo simulyasiya nəticələri. Biofiz. J. 77, 2736–2749 (1999).

Murnen, H. K., Rosales, A. M., Dobrynin, A. V., Zuckermann, R. N. & amp; Yumşaq Maddə 9, 90–98 (2013).

Wang, Y. et al. Peptid hidrogellərin istehsalı, funksionallaşdırılması və biotətbiqlərində son nailiyyətlər. Yumşaq Maddə 16, 10029–10045 (2020).

Hench, L. L. Bioceramics: konsepsiyadan klinikaya. J. Am. Seramika. Soc. 74, 1487–1510 (1991).

Coe, F. L., Evan, A. & Worcester, E. Böyrək daşı xəstəliyi. J. Klin. İnvestisiya edin. 115, 2598–2608 (2005).

Bertazzo, S. və başqaları. Nano-analitik elektron mikroskopiyası insan ürək-damar toxumasının kalsifikasiyası ilə bağlı əsas fikirləri ortaya qoyur. Nat. Ana. 12, 576583 (2013).

Cobb, K. M., Charles, C. D., Cheng, H. & Ed Edwards, R. L. El Niño/Cənub Salınımı və tropik Sakit okean iqlimi son minillikdə. Təbiət 424, 271–276 (2003).

Elderfield, H. & Ganssen, G. Keçmiş temperatur və səthi okean sularının δ 18 O foraminiferal Mg/Ca nisbətlərindən nəticə çıxardı. Təbiət 405, 442–445 (2000).

De Yoreo, J. J. et al. Sintetik, biogen və geoloji mühitlərdə hissəciklərin bağlanması ilə kristalizasiya. Elm 349, aaa6760 (2015). Bu baxış qeyri-klassik kristallaşma yollarını təsvir edir.

Rodriguez-Navarro, C., Ruiz-Agudo, E., Harris, J. & Wolf, S. E. Qeyri-klassik kristallaşma in vivo və in vitro (II): biomimetik minerallarda nanoqranulyar xüsusiyyətlər ümumi kolloid vasitəçiliyi ilə kristal böyümə mexanizmini açıqlayır. J. Struktur. Biol. 196, 260–287 (2016). Bu araşdırma, klassik olmayan kristalizasiya ilə biomineral nanoqranulyarlıq arasındakı əlaqəni təsvir edir.

Cölfen, H. & Antonietti, M. Mezokristallar və qeyri-klassik kristallaşma (Wiley, 2008).

Gal, A. və başqaları. Parçacıqların yığılma mexanizmi amorf bir prekursor fazasından bioloji kristal artımının əsasını təşkil edir. Adv. Funksiya. Ana. 24, 5420–5426 (2014).

Gower, L. B. Amorf prekursor yolunu və biomineralizasiyadakı rolunu araşdırmaq üçün biomimetik model sistemləri. Kimya Rev. 108, 4551–4627 (2008). PILP-nin necə filmlər yarada biləcəyini təsvir edən mühüm bir araşdırma.

Gebauer, D. & amp Wolf, S. E. Qatı materialların həlledici vəziyyətindən layihələndirilməsi: paradiqmalarda funksional materiallar kimyasında vahid bir yanaşmaya doğru dəyişiklik. J. Am. Kimya Soc. 141, 4490–4504 (2019).

Rodriguez-Navarro, C., Cara, A. B., Elert, K., Putnis, C. V. & Ruiz-Agudo, E. Birbaşa nanoölçülü görüntüləmə amorf nanohissəciklər vasitəsilə kalsit kristallarının böyüməsini aşkar edir. kristal. Artım Des. 16, 1850–1860 (2016).

Mahamid, J., Sharir, A., Addadi, L. & Weiner, S. Amorf kalsium fosfat zebra balığının fin sümüklərinin əmələ gəlməsinin əsas komponentidir: amorf prekursor fazasının göstəriciləri. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 105, 12748–12753 (2008).

Mahamid, J. et al. Sümük minerallaşması hüceyrədaxili kalsium fosfat yüklü veziküllər vasitəsilə davam edir: krio-elektron mikroskopiya tədqiqatı. J. Struktur. Biol. 174, 527–535 (2011).

Beniash, E., Metzler, R. A., Lam, R. S. K. & amp Gilbert, P. U. P. A. Minanın əmələ gəlməsində keçici amorf kalsium fosfat. J. Struktur. Biol. 166, 133–143 (2009).

Hovden, R. et al. Nacroprismatic keçid zonasında aşkar nano ölçülü montaj prosesləri Pinna nobilis mollyuska qabıqları. Nat. Kommunikasiya 6, 10097 (2015).

Gong, Y. U. T. və başqaları. Biogen amorf kalsium karbonatında faza keçidləri. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 109, 6088–6093 (2012).

Rodriguez-Navarro, A. B., Marie, P., Nys, Y., Hincke, M. T. & amp Gautron, J. Amorf kalsium karbonat quş yumurtası mineralizasiyasına nəzarət edir: sürətli yumurta qabığı kalsifikasiyasını başa düşmək üçün yeni bir paradiqma. J. Struktur. Biol. 190, 291–303 (2015).

Beniash, E., Addadi, L. & amp; Weiner, S. Dəniz balığının embrionlarında spikül meydana gəlməsinə hüceyrə nəzarəti: Struktur bir yanaşma. J. Struktur. Biol. 125, 50–62 (1999).

Kerschnitzki, M. və başqaları. Toyuq embrional sümük inkişafı zamanı damarlarda membrana bağlı mineral hissəciklərin nəqli. Sümük 83, 65–72 (2016).

Kim, S., Inoue, S. & amp Akisaka, T. Siçovul dişinin tez dondurulmuş sekretor ameloblastlarının ultrastrukturu. Doku Hüceyrəsi 26, 29–41 (1994).

Müller, W. E. G. və başqaları. Demosponqların silisiumlu spikullarda və silikasomlarında poli(silikat)-metabolizə edən silikatin ikili fermentativ fəaliyyətdən (silikat polimeraza və silisium esteraza) ibarətdir. FEBS J. 275, 362–370 (2008).

Nudelman, F. et al. Hidroksiapatit nukleasiya inhibitorlarının iştirakı ilə sümük apatit əmələ gəlməsində kollagenin rolu. Nat. Ana. 9, 1004–1009 (2010).

Gower, L. B. & amp Odom, D. J. Kalsium karbonat filmlərinin polimerin yaratdığı maye-prekursor (PILP) prosesi ilə çökməsi. J. Kristal. Böyümə 210, 719–734 (2000).

Olszta, M. J. və başqaları. Sümük quruluşu və formalaşması: yeni bir perspektiv. Mater. Elmi. Eng. R Rep. 58, 77–116 (2007).

Yang, L., Killian, C. E., Kunz, M., Tamura, N. & Gilbert, P. U. P. A. Biomineral nanohissəciklər məkanı doldurur. Nano ölçülü 3, 603–609 (2011).

Kim, Y.-Y., Douglas, E.P & amp Gower, L. B. Patternning qeyri-üzvi (CaCO)3) polimerin yaratdığı maye-prekursor prosesi vasitəsilə nazik filmlər. Langmuir 23, 4862–4870 (2007).

Gal, A., Weiner, S. & amp Addadi, L. Biomineralizmin əsas kristal artım mexanizmlərinə bir baxış: nanosfer hissəciklərinin yığılmasına qarşı həll vasitəli böyümə. CrystEngComm 17, 2606–2615 (2015).

Patterson, J. P., Xu, Y. F., Moradi, M. A., Sommerdijk, N. A. J. M. & Friedrich, H. CryoTEM, material kimyaçıları üçün inkişaf etmiş bir analitik vasitə olaraq. Acc. Kimya Res. 50, 1495–1501 (2017).

Langelier, B., Wang, X. Y. & Grandfield, K. İnsan sümüyünün atom miqyaslı kimyəvi tomoqrafiyası. Elmi. Rep. 7, 39958 (2017).

DeRocher, K. A. və başqaları. İnsan mina kristalitlərində kimyəvi gradientlər. Təbiət 583, 66–71 (2020).

Fang, P. A., Margolis, H. C., Conway, J. F., Simmer, J. P. və Beniash, E. CryoTEM, fosforlaşmanın donuz amelogeninin iyerarxik yığılmasına və onun minerallaşmanın in vitro tənzimlənməsinə təsirinin öyrənilməsi. J. Struktur. Biol. 183, 250–257 (2013).

Cuif, J.-P., Dauphin Y. & amp; Sorauf, J.E. Zamanla Biominerallar və Fosillər (Cambridge Univ. Press, 2011).

Mutvei, H. & Dunca, E. Sefalopodda sefal tabletlərin kristal quruluşu, oriyentasiyası və nüvələşməsi Nautilus. Palaontol. Z. 84, 457–465 (2010).

Cusack, M., Chung, P., Dauphin, Y. & Perez-Huerta, A. Brachiopod əsas təbəqə kristalloqrafiyası və nanostruktur. Xüsusi. Pap. Paleontol. 84, 99–105 (2010).

Barthelat, F., Li, C. M., Comi, C. & amp Espinosa, H. D. Nacre komponentlərinin mexaniki xüsusiyyətləri və mexaniki performansa təsiri. J. Mater. Res. 21, 1977–1986 (2006).

Tang, R. K. və başqaları. Nanomiqyasda həll: biomineralların özünü qoruması. Angew. Kimya Int. Ed. 43, 2697–2701 (2004).

Fantner, G. E. et al. Sümük sınığı zamanı minerallaşmış fibrillər ayrılarkən qurban bağları və gizli uzunluq enerjini dağıdır. Nat. Ana. 4, 612–616 (2005).

Habelitz, S., Marshall, S. J., Marshall, G. W. Jr və Balooch, M.Nanometr miqyasında insan diş minasının mexaniki xüsusiyyətləri. Tağ Şifahi. Biol. 46, 173–183 (2001).

Kutes, Y., Vyas, V. & Huey, B. D. Nano və in vitro və yüksək sürətli atom qüvvəsi mikroskopiyası ilə dentinin mikro miqyaslı analizi. J. Mater. Res. 28, 2300–2307 (2013).

Sundar, V. C., Yablon, A. D., Grazul, J. L., Ilan, M. & Aizenberg, J. Şüşə süngərin fiber-optik xüsusiyyətləri. Təbiət 424, 899–900 (2003).

Weaver, J. C. və başqaları. Demosponge biosilica'nın nanostruktur xüsusiyyətləri. J. Struktur. Biol. 144, 271–281 (2003).

Mass, T. et al. Amorf kalsium karbonat hissəcikləri mərcan skeletlərini əmələ gətirir. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 114, 7670–7678 (2017).

Sandersius, S. & Rez, P. Kalsium oksalat monohidrat böyrək daşlarında kristalların morfologiyası. Urol. Res. 35, 287–293 (2007).

Stolarski, J., Gorzelak, P., Mazur, M., Marrocchi, Y. & Meibom, A. Jura izokrinid sütun sümüklərinin nanostruktur və geokimyəvi xüsusiyyətləri. Acta Paleontol. Pol. 54, 69–75 (2009).

Stolarski, J., Meibom, A., Przenioslo, R. & amp Mazur, M. Kalsit skeleti olan Kretase skleraktinian mərcan. Elm 318, 92–94 (2007).

Seto, J. və başqaları. Yetkin dəniz kirpisi onurğasında bioloji mezokristalın struktur-xassəli əlaqələri. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 109, 3699–3704 (2012).

Baronnet, A., Cuif, J. P., Dauphin, Y., Farre, F. & amp Nouet, J. Organo-mineral mikro-domenlərdə biogen Ca-karbonatın kristallaşması. Pelesipodun kalsit prizmalarının quruluşu Pinctada margaritifera (Mollusca) submikrondan nanometr aralığında. Mineral. Mag. 72, 617–626 (2008).

Alves, N. M., Leonor, I. B., Azevedo, H. S., Reis, R. L. & Mano, J. F. Sümük biomineralizasiyasına əsaslanan biomaterialların layihələndirilməsi. J. Mater. Kimya 20, 2911–2921 (2010).

Verma, D., Katti, K. & amp Katti, D. Bioaktivlik yerində hidroksiapatit-polikaprolakton kompozitləri. J. Biomed. Ana. Res. A 78A, 772–780 (2006).

Boduch-Lee, K. A., Chapman, T., Petricca, S. E., Marra, K. G. & Kumta, P. Tərkibində mPEG-dendritik poli(l-lizin) ulduz polikaprolakton olan hidroksiapatit kompozitlərinin dizaynı və sintezi. Makromolekullar 37, 8959–8966 (2004).

Zhu, Z. H. və başqaları. Kvars kristal mikro balansı ilə çox doymuş kalsifikasiya məhlulunda kalsium fosfatın kristal artımına l -aspartik turşusu dəyişdirilmiş xitosanın induksiyası ilə bağlı işlər. Biosens. Bioelektron. 22, 291–297 (2006).

Leonor, I. B. və başqaları. Kalsium silikat müalicəsindən sonra xitosan mikropartiküllərində sümüyə bənzər bir apatitin böyüməsi. Acta Biomater. 4, 1349–1359 (2008).

Daculsi, G., Pilet, P., Cottrel, M. & amp Guicheux, G. Bioloji apatit kristal nüvələnməsi zamanı fibronektinin rolu: ultrastruktur xarakteristikası. J. Biomed. Ana. Res. 47, 228–233 (1999).

Qi, Y., Cheng, Z., Ye, Z., Zhu, H. & Aparicio, C. Hidroksiapatit və iyerarxik təbii uyğunlaşdırılmış nanofibrilyar sellüloza ilə bioinspired minerallaşma. ACS Tətbiqi. Ana. İnterfeyslər 11, 27598–27604 (2019).

Cao, B. & amp; Mao, C. Hörümçək dragline ipəklərində hidroksilapatit kristallarının yönümlü nüvələnməsi. Langmuir 23, 10701–10705 (2007).

Kino, R. et al. Süni bədən mayesindən dəyişdirilmiş ipək fibroin filmlərə sümüyə bənzər apatitin çökməsi. J. Appl. Polimer. Elmi. 99, 2822–2830 (2006).

Tanahashi, M. & Matsuda, T. Simulyasiya edilmiş bədən mayesində öz-özünə yığılmış monolayerlərdə apatit əmələ gəlməsindən səthi funksional qrup asılılığı. J. Biomed. Ana. Res. 34, 305–315 (1997).

Zhu, P. X., Masuda, Y., Yonezawa, T. & amp Koumoto, K. Kvars-kristal mikrobalansdan istifadə edərək sulu məhlullarda yüklü səthlərə apatitin çökməsinin tədqiqi. J. Am. Seramika. Soc. 86, 782–790 (2003).

Li, D., Newton, S. M. C., Klebba, P. E. & amp; Mao, C. B. Peptidin vasitəçiliyi ilə biomineralizasiyanı öyrənmək üçün sümük-zülal mənşəli peptidlərin bayraqlı nümayişi. Langmuir 28, 16338–16346 (2012).

Behanna, H. A., Donners, J. J. J. M., Gordon, A. C. & amp; Stupp, S. I. Qarşı peptid polariteleri olan amfifillərin nanofiberlərə birləşməsi. J. Am. Kimya Soc. 127, 1193–1200 (2005).

Levin, A. et al. Funksional materiallar üçün biomimetik peptid özünü yığma. Nat. Rev. Chem. 4, 615–634 (2020).

Hartgerink, J. D., Beniash, E. & Stupp, S. I. Peptid-amfifil nanofiberlərin öz-özünə yığılması və mineralizasiyası. Elm 294, 1684–1688 (2001).

Zhang, S. M. və başqaları. Hizalanmış monodom jellərə özünü yığma yolu. Nat. Ana. 9, 594–601 (2010).

Newcomb, C. J., Bitton, R., Velichko, Y. S., Snead, M. L. & Stupp, S. I. Biomimetic hidroksiapatit mineralizasiyasının supramolekulyar şablonlaşdırılmasında nanoölçülü arxitekturanın rolu. Kiçik 8, 2195–2202 (2012).

Wang, F. K., Cao, B. R. & amp Mao, C. B. Öncədən düzəldilmiş Ca 2+ olan bakteriofaq paketləri, hidroksilapatitin yönümlü nüvələnməsini və böyüməsini başlatır. Kimya Ana. 22, 3630–3636 (2010).

Ruan, Q. C., Zhang, Y. Z., Yang, X. D., Nutt, S. & amp Moradian-Oldak, J. Bir amelogenin-chitosan matrisi, sıx bir interfeysi olan emaye bənzər bir təbəqənin yığılmasını təşviq edir. Acta Biomater. 9, 7289–7297 (2013).

Busch, S., Schwarz, U. & Kniep, R. Biomimetik olaraq yetişən florapatit -jelatin kompozitləri ilə əlaqədar olaraq insan dişlərinin morfogenezi və quruluşu. Kimya Ana. 13, 3260–3271 (2001).

Elsharkawy, S. və başqaları. İyerarxik minerallaşmış strukturların böyüməsini istiqamətləndirmək üçün zülal pozğunluğu-sifariş qarşılıqlı əlaqəsi. Nat. Kommunikasiya 9, 2145 (2018). Bu iş, emalın iyerarxik quruluşuna çoxlu uzunluqlu tərəzi ilə çox bənzəyən mineralların meydana gəlməsini şablonlaşdırmaq üçün elastinə bənzər rekombinamer membranlardan istifadə edir..

Rao, A. & Cölfen, H. in Biomineralizasiya və biomateriallar: əsaslar və tətbiqlər (eds Aparicio, C. & amp Ginebra, M.-P.) 51-93 (Woodhead Nəşriyyatı, 2016).

Alexander, C. və başqaları. Elm və texnologiyanın molekulyar izləri: 2003 -cü ilə qədər olan illər üçün ədəbiyyat araşdırması. J. Mol. Tanınma. 19, 106–180 (2006).

Sommerdijk, N. A. J. M. & amp de With, G. Biomimetic CaCO3 dizayner molekullarından və interfeyslərindən istifadə edərək minerallaşma. Kimya Rev. 108, 4499–4550 (2008).

Aizenberg, J., Muller, D. A., Grazul, J. L. & Hamann, D. R. Böyük mikropatternalı tək kristalların birbaşa istehsalı. Elm 299, 1205–1208 (2003).

Liu, B., Cao, Y. Y., Huang, Z. H., Duan, Y. Y. & amp Che, S. N. Silisli biyomolekulların öz-özünə yığılması yolu ilə silika biomineralizasiyası. Adv. Ana. 27, 479–497 (2015).

Knecht, M. R. & Wright, D. W. Aminlə sonlandırılmış dendrimerlər silisium nanosferinin formalaşması üçün biomimetik şablonlar kimi. Langmuir 20, 4728–4732 (2004).

Carneiro, K. M. M., Avakyan, N. & Sleiman, H. F. Uzun məsafəli DNT-nin nanofiberlərə və yüksək sifarişli şəbəkələrə yığılması. Wiley Interdiscip. Rahib Nanomed. Nanobiotexnologiya. 5, 266–285 (2013).

Whitesides, G. M. & amp Grzybowski, B. Bütün ölçülərdə özünü yığma. Elm 295, 2418–2421 (2002).

Zhang, S. G. Molekulyar öz-özünə yığılma yolu ilə yeni biomaterialların istehsalı. Nat. Biotexnol. 21, 1171–1178 (2003).

Kuhnle, A. Metal səthlərdə üzvi molekulların öz-özünə yığılması. Curr. Rəy. Kolloid İnterfeys Elmi. 14, 157–168 (2009).

Zhou, H. C. & amp Kitagawa, S. Metal -üzvi çərçivələr (MOF). Kimya Soc. Rev. 43, 5415–5418 (2014).

Antonietti, M. & amp Forster, S. Vesiküller və lipozomlar: lipidlərdən kənarda özünü yığma prinsipi. Adv. Ana. 15, 1323–1333 (2003).

De Santis, E. & Ryadnov, M. G. Nanomateriallar üçün peptidlərin özünü montajı: blokdakı köhnə yeni uşaq. Kimya Soc. Rev. 44, 8288–8300 (2015).

King, N. P. & amp Lai, Y. T. Yeni protein birləşmələrinin dizaynına praktik yanaşmalar. Curr. Rəy. Struktur. Biol. 23, 632–638 (2013).

Seeman, N. C. Maddi dünyada DNT. Təbiət 421, 427–431 (2003).

Seeman, N. C. DNT nanotexnologiyası: yeni DNT konstruksiyaları. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struktur. 27, 225–248 (1998).

Madsen, M. & amp Gothelf, K. V. DNT nanotexnologiyası üçün kimya. Kimya Rev. 119, 6384–6458 (2019).

Roh, Y. H., Ruiz, R. C. H., Peng, S. M., Lee, J. B. & amp Luo, D. Mühəndislik DNT əsaslı funksional materiallar. Kimya Soc. Rev. 40, 5730–5744 (2011).

Zhao, Y. et al. DNT nanotexnologiyasına əsaslanan nanofabrikasiya. Bu gün Nano 26, 123–148 (2019).

Watson, J. D. & amp Crick, F. H. C. Nuklein turşularının molekulyar quruluşu: deoksiriboza nuklein turşusu üçün bir quruluş. Təbiət 171, 737–738 (1953).

Kielar, C. et al. Aşağı maqneziumlu tamponlarda DNT origami nanostrukturlarının sabitliyi haqqında. Angew. Kimya Int. Ed. 57, 9470–9474 (2018).

Martin, T. G. & amp; Dietz, H. Çox qatlı DNT obyektlərinin maqneziumsuz özünü yığması. Nat. Kommunikasiya 3, 1103 (2012).

Xin, Y., Rivadeneira Martinez, S., Grundmeier, G., Castro, M. & amp Keller, A. Katyonların bağlanması və mübadiləsini nəzarət etməklə bərk-maye interfeyslərində yüksək səviyyəli DNT origami ızgaralarının öz-özünə yığılması. Nano Res. 13, 3142–3150 (2020).

Wang, D. və başqaları. Xərçəng müalicəsi üçün funksional bir platforma olaraq spermidin-DNA nanostruktur kompleksinin izotermik özünü yığması. ACS Tətbiqi. Ana. İnterfeyslər 12, 30019 (2020).

Seeman, N.C. Nuklein turşusu qovşaqları və qəfəslər. J. Teor. Biol. 99, 237–247 (1982). Xətti dupleks DNT -dən çox, qovşaqlar və qəfəslər yaratmaq üçün birləşən DNT sekanslarının ilk hesabatı.

Lin, C. X., Liu, Y., Rinker, S. & amp Yan, H. DNT kafel əsaslı öz-özünə montaj: kompleks nanoarxitekturalar qurmaq. ChemPhysChem 7, 1641–1647 (2006).

Winfree, E., Liu, F. R., Wenzler, L. A. & amp Seeman, N. C. İki ölçülü DNT kristallarının dizaynı və öz-özünə yığılması. Təbiət 394, 539–544 (1998).

Ding, B. Q., Sha, R. J. & amp Seeman, N. C. İkiqat krossover birləşməsindən psevdoheksaqonal 2D DNT kristalları. J. Am. Kimya Soc. 126, 10230–10231 (2004).

Yan, H., Park, S. H., Finkelstein, G., Reif, J. H. & LaBean, T. H. Zülal massivlərinin və yüksək keçirici nanotellərin DNT-şablonlu öz-özünə yığılması. Elm 301, 1882–1884 (2003).

He, Y., Chen, Y., Liu, H. P., Ribbe, A. E. & Mao, C. D. Altıbucaqlı DNT iki ölçülü (2D) seriallarının öz-özünə yığılması. J. Am. Kimya Soc. 127, 12202–12203 (2005).

Zhang, C. və başqaları. Konformasiya çevikliyi mürəkkəb DNT nanostrukturlarının öz-özünə yığılmasını asanlaşdırır. Proc. Natl akad. Elmi. ABŞ 105, 10665–10669 (2008).

He, Y., Tian, ​​Y., Ribbe, A. E. & Mao, C. D. Altı nöqtəli ulduzların DNT-nin yüksək bağlı iki ölçülü kristalları. J. Am. Kimya Soc. 128, 15978–15979 (2006).

Hamada, S. & Murata, S. Bir-birinə bağlı tək dupleks DNT nano quruluşlarının substrat yardımı ilə yığılması. Angew. Kimya Int. Ed. 48, 6820–6823 (2009).

Seeman, N.C. Nuklein turşusu nano ölçülü qurğuların dizaynı və mühəndisliyi. Curr. Rəy. Struktur. Biol. 6, 519–526 (1996).

Chen, J.H & amp Seeman, N.C. Bir kubun bağlanması ilə bir molekulun DNT -dən sintezi. Təbiət 350, 631–633 (1991).

Zhang, Y. W. & amp; Seeman, N.C. DNT ilə kəsilmiş bir oktaedrin inşası. J. Am. Kimya Soc. 116, 1661–1669 (1994).

Qudman, R. P., Berri, R. M. və Turberfild, A. J. DNT tetraedrinin tək addımlı sintezi. Kimya Kommunikasiya https://doi.org/10.1039/B402293A (2004).

Erben, C. M., Goodman, R. P. & Turberfield, A. J. Öz-özünə yığılmış DNT bipiramidası. J. Am. Kimya Soc. 129, 6992–6993 (2007).

Aldaye, F. A. & Sleiman, H. F. Struktur olaraq dəyişdirilə bilən 3D diskret DNT məclislərinə modul giriş J. Am. Kimya Soc. 129, 13376–13377 (2007).

Aldaye, F. A. və başqaları. Tənzimlənən həndəsə və tək və ya cüt telli DNT nanotüplərinin modul quruluşu. Nat. Nanotexnologiya. 4, 349–352 (2009).

Lo, P. K. və b. Uzunlamasına dəyişikliyə malik DNT nanoborucuqlarında yükün yüklənməsi və seçmə buraxılması. Nat. Kimya 2, 319–328 (2010).

Hu, Q. Q., Li, H., Wang, L. H., Gu, H. Z. & amp Fan, C. H. DNA nanotexnologiyasına əsaslanan dərman çatdırma sistemləri. Kimya Rev. 119, 6459–6506 (2019).

McLaughlin, C. K., Hamblin, G. D. & Sleiman, H. F. Supramolekulyar DNT quruluşu. Kimya Soc. Rev. 40, 5647–5656 (2011).

Zheng, J.P. et al. Öz-özünə yığılmış 3D DNT kristalının rasional dizaynı ilə molekulyardan makroskopikə. Təbiət 461, 74–77 (2009).

Rothemund, P.W.K. Nanölçülü forma və naxışlar yaratmaq üçün qatlanan DNT. Təbiət 440, 297–302 (2006). Bu qabaqcıl tədqiqat, dairəvi ssDNA iskele və zımba tellərinin kvadratlar, disklər və beş guşəli ulduzlar kimi mürəkkəb formalara qatlandığı 2D DNT origami üsulunu təsvir edir..

Douglas, S. M. et al. DNT-nin nano ölçülü üçölçülü formalara öz-özünə yığılması. Təbiət 459, 414–418 (2009).

Dietz, H., Douglas, S. M. & Shih, W. M. DNT-nin bükülmüş və əyri nanoölçülü formalara qatlanması. Elm 325, 725–730 (2009).

Han, D. R. və başqaları. Üç ölçülü məkanda kompleks əyriliklərə malik DNT origami. Elm 332, 342–346 (2011).

Benson, E. və başqaları. Nano ölçəkdə çoxbucaqlı meshlərin DNT göstərilməsi. Təbiət 523, 441–139 (2015).

Zhang, T. və başqaları. 3D DNT origami kristalları. Adv. Ana. 30, 1800273 (2018).

Zhao, Z., Liu, Y. & amp Yan, H. Öncədən hazırlanmış iskele çərçivələrindən istifadə edərək DNA origami plitələrini daha böyük strukturlara təşkil edir. Nano Lett. 11, 2997–3002 (2011).

Woo, S. & Rothemund, P.W.K. DNT nanostrukturlarının həndəsəsinə əsaslanan proqramlaşdırıla bilən molekulyar tanınma. Nat. Kimya 3, 620–627 (2011).

Zhang, D.Y. & amp; J. Am. Kimya Soc. 131, 17303–17314 (2009).

Yao, G. B. və başqaları. Meta-DNT quruluşları. Nat. Kimya 12, 1067–1075 (2020).

Tikhomirov, G., Petersen, P. & amp Qian, L. L. ixtiyari naxışlı mikrometr miqyaslı DNT origami seriallarının fraktal yığılması. Təbiət 552, 67–71 (2017).

Wagenbauer, K. F., Sigl, C. & amp; Dietz, H. Gigadalton miqyaslı formada proqramlaşdırıla bilən DNT birləşmələri. Təbiət 552, 78–83 (2017).

Ke, Y. G., Ong, L. L., Shih, W. M. & amp Yin, P. DNT kərpicindən öz-özünə yığılmış üç ölçülü quruluşlar. Elm 338, 1177–1183 (2012).

Ong, L. L. və başqaları. 10.000 unikal komponentdən üçölçülü nanostrukturların proqramlaşdırıla bilən öz-özünə yığılması. Təbiət 552, 72–77 (2017).

Praetorius, F. və digərləri. DNT origami biotexnoloji kütləvi istehsalı. Təbiət 552, 84–87 (2017).

Fu, J. L., Liu, M. H., Liu, Y. & amp Yan, H. Nuklein turşusu nanoyarpaqları tərəfindən təşkil edilən məkan-interaktiv biomolekulyar şəbəkələr. Acc. Kimya Res. 45, 1215–1226 (2012).

Becerril, H. A. & Woolley, A. T. DNT şablonlu nanofabrikasiya. Kimya Soc. Rev. 38, 329–337 (2009).

Vittala, S.K. nanoelektronik tətbiqlərə yönəlmiş DNT rəhbərliyindəki qurğular. ACS Tətbiqi. Bio Mater. 3, 2702–2722 (2020).

Samano, E. C. və başqaları. Proqramlaşdırılmış süni biomineralizasiya üçün özünü yığan DNT şablonları. Yumşaq Maddə 7, 3240–3245 (2011).

Greschner, A. A., Bujold, K. E. & Sleiman, H. F. İnterkalatorlar DNT-nin öz-özünə yığılmasında molekulyar şaperonlar kimi. J. Am. Kimya Soc. 135, 11283–11288 (2013).

Watson, S. M. D., Pike, A. R., Pate, J., Houlton, A. & Horrocks, B. R. DNT şablonlu nanotellər: morfologiya və elektrik keçiriciliyi. Nano ölçülü 6, 4027–4037 (2014).

Huang, F. H. & Anslyn, E. V. Giriş: supramolekulyar kimya. Kimya Rev. 115, 6999–7000 (2015).

Amabilino, D. B., Smith, D. K. & amp; Steed, J. W. Supramolekulyar materiallar. Kimya Soc. Rev. 46, 2404–2420 (2017).

Webber, M. J., Appel, E. A., Meijer, E. W. və Langer, R. Supramolekulyar biomateriallar. Nat. Ana. 15, 13–26 (2016).

Kim, F. və başqaları. İstiqamətləndirilmiş minerallaşma üçün iskele olaraq funksional DNT nanoyuruluşları. Kimya Elmi. 10, 10537–10542 (2019). Bu tədqiqat DNT sintezini təsvir edirpAsp, kalsium fosfat mineralizasiyasını şablonlaşdıran sifarişli nanoyurulara birləşən konjugatlar.

Tintore, M., Eritja, R. & amp Fabrega, C. DNA nanoarxitekturaları: bioloji tətbiqlərə doğru addımlar. ChemBioChem 15, 1374–1390 (2014).

Matsumoto, A. və başqaları. DNT skafoldlarının deqradasiya dərəcəsi və sümük bərpası. J. Biomed. Ana. Res. B 107, 122–128 (2014).

Chen, S., Zhao, D., Li, F., Zhuo, R. X. & amp Cheng, S. X. Xərçəng müalicəsi üçün nanoturuluşlu kalsium karbonatla genlərin və dərmanların birgə çatdırılması. RSC Adv. 2, 1820–1826 (2012).

Kato, T., Suzuki, T., Amamiya, T., Irie, T. & amp Komiyama, N. Makromolekulların CaCO kristalizasiyasına təsiri.3 üzvi/qeyri-üzvi kompozitlərin əmələ gəlməsi. Supramol. Elmi. 5, 411–415 (1998).

Sommerdijk, N. A. J. M., van Leeuwen, E. N. M., Vos, M. R. J. & amp Jansen, J. A. Kristalizasiya inhibitoru kimi DNT istifadə edərək biomaterial örtüklər kimi kalsium karbonatlı nazik filmlər. CrystEngComm 9, 1209–1214 (2007).

Lukeman, P. S., Stevenson, M. L. & amp Seeman, N. C. Polinükleotidlərin iştirakı ilə kalsium karbonatın morfologiyasının dəyişməsi. kristal. Artım Des. 8, 1200–1202 (2008).

O, Y., Tian, ​​Y., Chen, Y., Ye, T. & amp Mao, C. DNT nano quruluşlarının kationa bağlı keçidi. Makromol. Biosci. 7, 1060–1064 (2007). Bu tədqiqat CaCO-nun idarəolunan formalaşmasını vurğulayır3 şablon kimi DNT nanostrukturlarından istifadə.

Minasov, G., Tereshko, V. & Egli, M. B-DNT-nin atom rezolyusiyasına malik kristal strukturları ikivalentli metal ionlarının konformasiya və qablaşdırmaya xüsusi təsirlərini aşkar edir. J. Mol. Biol. 291, 83–99 (1999).

Thorpe, J. H., Gale, B. C., Teixeira, S. C. M. & amp Cardin, C. J. DNT Holliday qovşaq quruluşuna bağlanan natrium, kalsium və stronsium ionunun konformasiya və nəmləndirici təsirləri d(TCGGTACCGA)4. J. Mol. Biol. 327, 97–109 (2003).

Ngourn, S. C., Butts, H. A., Petty, A. R., Anderson, J. E. & amp Gerdon, A. E. Kvars kristal mikro-balans analizi DNT şablonlu kalsium fosfat minerallaşması. Langmuir 28, 12151–12158 (2012).

Galindo, T. G. P., Chai, YD & amp Tagaya, M. Bioroaktiv interfeyslərin qurulması üçün polimer üzərində hidroksiapatit nanohissəcikli örtük. J. Nanomater. https://doi.org/10.1155/2019/6495239 (2019).

Takeshita, T., Matsuura, Y., Arakawa, S. & Okamoto, M. SBF-də DNT molekullarında hidroksiapatitin biomineralizasiyası: morfoloji xüsusiyyətlər və kompüter simulyasiyası. Langmuir 29, 11975–11981 (2013).

Revilla-López, G. və digərləri. Apatitlər və DNT tərəfindən əmələ gələn biomineralların modelləşdirilməsi. Biointerfazalar 8, 10 (2013).

Baillargeon, K. R. et al. Yağış SELEX: kalsium fosfat materiallarının sintezi üçün DNT aptamerlərinin müəyyən edilməsi. Kimya Kommunikasiya 53, 1092–1095 (2017).

Dey, A. və başqaları. Səthə bağlı kalsium fosfat kristalizasiyasında prenükleasiya qruplarının rolu. Nat. Ana. 9, 1010–1014 (2010).

Shlaferman, J., Paige, A., Meserve, K., Miech, J. A. & Gerdon, A. E. Seçilmiş DNT aptamerləri kalsium fosfat minerallaşmasında kinetika və morfologiyaya təsir göstərir. ACS Biomater. Elmi. Eng. 5, 3228–3236 (2019).

Duffy, E., Florek, J., Colon, S. & amp Gerdon, A. E. Hidroksiapatit yaxınlıq reagentləri kimi seçilmiş DNT aptamerləri. Analiz. Çim. Akta 1110, 115–121 (2020).

Liu, H. P., Chen, Y., He, Y., Ribbe, A. E. & amp Mao, C. D. Limitə yaxınlaşır: bir DNT oligonükleotidi böyük nanoyaradımlara toplana bilərmi? Angew. Kimya Int. Ed. 45, 1942–1945 (2006).

Liu, X. G. və başqaları. Kalsium fosfatın DNT çərçivə kodlu mineralizasiyası. Kimya 6, 472–485 (2020). Bu iş DNT nanostrukturları tərəfindən şablonlaşdırılmış kalsium fosfat mineralizasiyasını nümayiş etdirir..

Ding, H. C., Pan, H. H., Xu, X. R. & amp; Tang, R. K. Hidroksiapatit kristalizasyonunun inhibisyonu ilə əlaqədar maqnezium ionları haqqında ətraflı bir anlayışa doğru. kristal. Artım Des. 14, 763–769 (2014).

Evans, L. A., Macey, D. J. & amp Webb, J. Xitonun radular dişlərində kalsium biomineralizasiyası, Acanthopleura hirtosa. Kalsif. Tissue Int. 51, 78–82 (1992).

Aizenberg, J. və digərləri. Nin skeleti Euplectella sp.: nanoölçülüdən makromiqyaslı struktur iyerarxiyası. Elm 309, 275–278 (2005).

Stöber, W., Fink, A. & Bohn, E. Mikron ölçüsü aralığında monodispers silisium kürələrinin nəzarətli böyüməsi. J. Colloid Interface Sci. 26, 62–69 (1968).

Jin, C. Y., Qiu, H. B., Han, L., Shu, M. H. & amp Che, S. A. DNT transkripsiyası müxtəlif quruluşlu istiqamətləndirmə yolu ilə müxtəlif gözenekli silikalara çevrilir: şiral, halqa və nizamlı nanokanal serialları. Kimya Kommunikasiya https://doi.org/10.1039/B900614A (2009).

Numata, M., Sugiyasu, K., Hasegawa, T. & amp Shinkai, S. Şablon olaraq DNT istifadə edərək Sol -gel reaksiyası: DNT -nin qeyri -üzvi materiallara çevrilməsi cəhdi. Angew. Kimya Int. Ed. 43, 3279–3283 (2004).

Shimojo, K., Mitamura, H., Mouri, T. & Naganawa, H. Silan əlavə edilmiş ion mayesinin vasitəçiliyi ilə DNT-nin morfoloji keçidini əks etdirən silisium nanomateriallarının istehsalı. Kimya Lett. 40, 435–437 (2011).

Cao, Y. Y., Xie, J. J., Liu, B., Han, L. & amp Che, S. N. Çox spiralli DNT-silika liflərinin sintezi və xarakteristikası. Kimya Kommunikasiya 49, 1097–1099 (2013).

Han, L., Jin, C. Y., Liu, B. & amp Che, S. N. DNA-silika minerallaşması: müstəsna iki ölçülü kvadrat meydana gəlməsi səh4mm Struktur çevrilmə ilə simmetriya. Kimya Ana. 24, 504–511 (2012).

Jin, C. Y., Han, L. & amp Che, S. A. Nadir iki ölçülü kvadratlı DNT-silisium kompleksinin sintezi səh4mm simmetriya. Angew. Kimya Int. Ed. 48, 9268–9272 (2009).

Puddu, M., Paunescu, D., Stark, W. J. & amp Grass, R. N. Maqnitlə bərpa oluna bilən, termostabil, hidrofob DNT/silika kapsülləri və onların görünməz yağ etiketləri kimi tətbiqi. ACS Nano 8, 2677–2685 (2014).

Liu, B., Yao, Y. & amp Che, S. N. Şablonla dəstəklənən özünü montaj: iki ölçülü mezostrukturlu DNT-silika trombositlərinin düzülməsi, yerləşdirilməsi və təşkili. Angew. Kimya Int. Ed. 52, 14186–14190 (2013).

Liu, B., Han, L. & amp Che, S. DNT-nin öz-özünə yığılması və silisium minerallaşması ilə enantiomerik çarx kimi spiral arxitekturaların formalaşması. Angew. Kimya Int. Ed. 51, 923–927 (2012).

Liu, B. et al. DNT-nin öz-özünə yığılması və silikanın minerallaşması yolu ilə optik cəhətdən aktiv şiral qeyri-üzvi filmlərin böyüməsi. Elmi. Rep. 4, 4866 (2014).

Liu, X. və başqaları. DNT origami ilə hazırlanmış mürəkkəb silika kompozit nanomateriallar. Təbiət 559, 593–598 (2018). Bu iş, silika biomineralizasiyasını şablonlaşdırmaq üçün DNT nanoyarpaqlarının istifadəsini göstərir.

Nguyen, L., Doblinger, M., Liedl, T. & Heuer-Jungemann, A. Sol-gel kimyası ilə DNT-origami şablonlu silisium artımı. Angew. Kimya Int. Ed. 58, 912–916 (2019).

Nguyen, M.-K. və s. DNT origami nanoyarpaqlarının ultra incə silika örtüyü. Kimya Ana. 15, 6657–6665 (2020).

Shang, Y. və başqaları. DNT origami şablonlarında silisium nanostrukturlarının sayta xas sintezi. Adv. Ana. 32, 2000294 (2020).

O, Y. və b. Ardıcıllıq simmetriyası DNT nanostrukturlarının dizaynı üçün bir vasitə kimi. Angew. Kimya Int. Ed. 44, 6694–6696 (2005).


Giriş

DNA, bu yaxınlarda iki bitişik qızıl kontaktını bağlamaq üçün bir tel olaraq istifadə edildiyi zaman nanoelektroniklərin texniki dünyasına bir həyat qığılcımı gətirdi [1]. İndiyə qədər qurulmuş ən incə birləşdirici tellərdən biri olmaqla yanaşı, DNT-nin uclarını təmaslara bağlamaq üçün DNT-nin özünü tanıma imkanlarından da istifadə etmişdir. Braun və iş yoldaşlarının bu təcrübəsi, öz-özünə yığılmış elektron dövrənin prototipi kimi qəbul edilə bilər və nanotexnologiyada bioloji prinsiplərdən istifadə etmək üçün davam edən prosesdə əhəmiyyətli bir addımdır [2], [3].

DNT-nin öz-özünə montaj yolu ilə mürəkkəb nanostrukturlar yaratmaq üçün unikal imkanları dörd nukleotid əsasını daşıyan vahid şəkər-fosfat onurğasının ağıllı dizaynı ilə bağlıdır. İki tək zəncirli DNT molekulu, əsaslarının ardıcıllığı bir-birini tamamlayırsa, yəni hər bir adenin bazası (A) timinə (T) və hər bir guanin əsasına (G) sitozinə qarşı olarsa, tanınmış ikiqat zəncirli DNT sarmalına hibridləşir. (C). Yaranan sarmalın baza cüt məsafəsi 3.4 A ̊, diametri 2 nm-dir və demək olar ki, özbaşına uzun ola bilər. DNT nanoelm dünyasına təxminən 10 il əvvəl, polimeraza zəncirvari reaksiya kimi yeni texnikalar biomolekulu yüksək keyfiyyətlə və böyük miqdarda nisbətən aşağı qiymətə əldə etmək imkanı verəndə daxil oldu. DNT texnologiyasındakı irəliləyişlər, yalnız mümkün olan bir sıra ardıcıllığı yaratmağa deyil, həm də xüsusi DNT sekanslarını yüksək sürətlə və böyük miqdarda kopyalamağa imkan verir. Bu gün DNT texnikalarının istifadəsi o qədər asan olub ki, onları demək olar ki, istənilən laboratoriyada həyata keçirmək mümkündür.

Baza cütlərinin müstəviləri paralel düzülərək DNT-də aromatik halqanın yığılması ilə nəticələnir. Bu, yerli DNT -nin keçirici ola biləcəyini irəli sürdü, çünki bazaların hizalanması onların üst -üstə düşməsinə imkan verir π-orbitallar. Bu fərziyyə, deşiklərin tullanma mexanizminə işarə edən bir neçə bazaya qədər qısa məsafələrdə elektron yük ötürmə təcrübələri ilə də dəstəkləndi [4]. Bu köçürmə bir G–C baza cütündən digərinə tunel çəkməyi nəzərdə tutur və 40 baza cütlüyünə qədər məsafələr ölçüldü. DNA buna görə də nanölçülü sistemlərin elektron xüsusiyyətlərini anlamaq və araşdırmaq üçün bənzərsiz bir maraqlı nanoyuruluşdur. Müəyyən edilmiş memarlığı və kiçik diametri ilə aşağı ölçülü elektron sistemlər üçün model quruluşu ola bilər. Bundan əlavə, DNT nanoskopik sistemdə dörd əsasının dizayn ardıcıllığına görə nizamlana bilən miqdarda nizam və ya pozğunluğa imkan verə bilər - bu sahədə davam edən tədqiqatlar üçün çox arzu olunan bir xüsusiyyət.

DNT-nin potensialı, müxtəlif geometriyalara malik şəbəkələr qurmaq üçün özünü tanıma və özünü yığma vasitəsi ilə daha da istifadə edilə bilər [5]. Zülalları ilk telin xüsusi ardıcıllığına bağlamaq və sonra bu yeni quruluşları yeni materiallar üçün bağlama yerləri kimi istifadə etməklə sadə bir yol göstərildi [6]. Bu, həndəsə və mürəkkəblik baxımından demək olar ki, heç bir məhdudiyyəti olmayan bir məftil ansamblının aşağıdan yuxarıya doğru qurulmasını təmsil edir. Bu cür cihazların qurulması komponentlərdə kodlanmış bütün məlumatlarla bioloji öz-özünə yığılma ilə idarə olunur. Bu, təkcə nanoelektronikaya yeni yanaşmalarla deyil, həm də DNT və zülallar üçün yeni diaqnostika alətləri ilə nəticələnə bilər, burada bağlanmış növlərə görə dövrənin elektron davranışındakı dəyişikliklərdən istifadə oluna bilər. Bununla belə, belə bir yanaşma DNT-nin nanoelektronikada istifadəsi yolunda yalnız bir addım deməkdir. Bunun xaricində, xarici tələblərə görə əlaqələrin və elementlərin öz-özünə yığılması prosesləri ilə dəyişdirilə və ya dəyişdirilə biləcəyi mənasında yaşayan elektron sxemlər ola bilər: Həyatın əsas tikinti materialı olan DNT, həyatı elektron nanoyurulara da gətirə bilər.

Təəssüf ki, daha böyük uzunluq miqyasında yerli DNT molekullarında ağlabatan keçiriciliyin olmaması DNT nanoelektronikası üçün əsl maneə kimi görünür [7]. DNT-nin daxili keçiricilik xüsusiyyətlərinin nanoqurğular üçün istifadə oluna bilməsi çətin görünsə də, DNT-ni metal ilə müxtəlif yollarla birləşdirərək keçiricilik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün son vaxtlar çox iş görülmüşdür. Bu baxışın məqsədi bu yanaşmalar və onların əsas prinsipləri, eləcə də nəticədə keçiricilik dəyişiklikləri haqqında ümumi məlumat verməkdir. Yerli DNT -nin keçiriciliyini qısa bir araşdırdıqdan sonra, birbaşa DNT quruluşuna metal atomları əlavə etmək üzərində cəmləşən araşdırmaları müzakirə edirik. Bunun ardınca, DNT molekullarında nano ölçülü metal qrupunun böyüməsi sahəsindəki işləri araşdırırıq və eyni zamanda DNT-nin özünü tanıma yolu ilə kiçik metal küme aqreqatlarının yığılmasını əhatə edən təcrübələri qısaca təsvir edirik. Beləliklə, molekul ya şablon, ya da yığma agenti kimi xidmət edir və hər iki yanaşma da nanoyarpaqların qurulması üçün eyni dərəcədə maraqlıdır. Nəhayət, dəyişdirilmiş metal DNT nano quruluşların elektron xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirəcəyik və gələcək inkişaflar haqqında bir fikir verəcəyik.


Videoya baxın: DNT və RNT. Nukleotid. Polimerlər. Nuklein turşuları. (Oktyabr 2022).