MIT科學(xué)家開發(fā)出可用DNA進(jìn)行3D打印的技術(shù)

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責(zé)任編輯：駱駝祥子時(shí)間：2016-06-02 15:18

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[導(dǎo)讀]如果你想要3D打印幾英寸高的東西，可擠出的塑料是比較好的介質(zhì)。但是當(dāng)您需要在納米尺度下的某個(gè)對(duì)象的話，DNA就是一個(gè)更好的選擇——但是，誰(shuí)有這個(gè)功夫一個(gè)堿基一個(gè)堿基地去設(shè)

如果你想要3D打印幾英寸高的東西，可擠出的塑料是比較好的介質(zhì)。但是當(dāng)您需要在納米尺度下的某個(gè)對(duì)象的話，DNA就是一個(gè)更好的選擇——但是，誰(shuí)有這個(gè)功夫一個(gè)堿基一個(gè)堿基地去設(shè)計(jì)和組裝它們?這些難不住萬(wàn)能的科學(xué)家。來(lái)自麻省理工學(xué)院(MIT)的一項(xiàng)新研究使得人們也可以用DNA設(shè)計(jì)、組成需要的形狀——其中的奧秘在于通過一個(gè)巧妙地算法來(lái)確定DNA中A、T、G和C堿基對(duì)的位置。

　　據(jù)了解，與人們通常的印象不同的是，DNA的結(jié)構(gòu)其實(shí)并不一定非得是雙螺旋的：通過改變堿基的排列順序或代之以其他分子，科學(xué)家們可以使DNA鏈扭向指定的方向，或者圍繞著某個(gè)方向纏繞——如果經(jīng)過周密的設(shè)計(jì)，人們甚至可以讓一個(gè)DNA單鏈進(jìn)行足夠的彎曲和纏繞，從而形成一個(gè)有用的幾何結(jié)構(gòu)。

　　研究人員們稱，這些結(jié)構(gòu)可以用于輸送藥物、制造像CRISPR Cas9基因編輯元素這樣的封裝工具，甚至可以存儲(chǔ)信息。

　　但是，其中最大的問題在于如何設(shè)計(jì)，比如，僅僅讓DNA鏈組成一個(gè)十二面體就是一個(gè)極其復(fù)雜的任務(wù)，幾乎沒有人有經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚴止そM裝如此復(fù)雜的分子，這些分子往往由數(shù)以千計(jì)的堿基對(duì)組成。

　　而這正是來(lái)自麻省理工學(xué)院、亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University)和Baylor大學(xué)的科學(xué)家們所要解決的。他們的這項(xiàng)成果已經(jīng)被發(fā)表在了5月25日的《科學(xué)(Science)》雜志上。

　　來(lái)自MIT的Mark Bathe在一份新聞稿中說(shuō)：“這份論文將問題從一位專家自己設(shè)計(jì)合成對(duì)象所需要的DNA，轉(zhuǎn)變成了該對(duì)象本身就成了起點(diǎn)，然后根據(jù)該算法自動(dòng)定義所需要的DNA序列。”

　　這番話說(shuō)得十分拗口，但是實(shí)際上，您所需要做的只是提供帶封閉曲面的3D形狀(比如多面體、圓環(huán)等)，然后將其輸入計(jì)算機(jī)，并規(guī)定好規(guī)格范圍，您的工作就完成了。

　　在此之后，由研究人員們創(chuàng)建的這個(gè)算法將確定所需要的堿基的具體順序，這就提供了一個(gè)“腳手架”，然后一個(gè)DNA單鏈將圍繞著它進(jìn)行彎曲和纏繞，形成所需的形狀。這個(gè)算法甚至有一個(gè)很酷的名字——DAEDALUS(用戶定義結(jié)構(gòu)的DNA折紙序列設(shè)計(jì)算法)

　　下面就是科學(xué)家使用這種方法制造的各種迷人的DNA形狀(這些照片是用3D單粒子低溫電子顯微鏡拍攝的)：

　　這種方法在醫(yī)學(xué)和基因編輯方面的用途是顯而易見，但是研究人員們認(rèn)為該技術(shù)的用途將大大超越上述領(lǐng)域。

　　比如，DNA存儲(chǔ)就一下子變成了現(xiàn)實(shí)，人們可以使用這種算法創(chuàng)建出一種非常獨(dú)特的結(jié)果并將其用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼——也就是一個(gè)DNA納米級(jí)ROM磁盤，酷不酷?

來(lái)源：天工社

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