ساخت بزرگترین اوریگامی DNA جهان

محققان دانشگاه ایالت کارولینای شمالی، دانشگاه دوک و دانشگاه کپنهاگ بزرگترین اوریگامی DNA در جهان را ایجاد کردند که در مقیاس نانو، کاربردی هایی اعم از تحقیقات زیست پزشکی تا نانوالکترونیک را در بر می گیرد. اوریگامی DNA یک ساختار بیوشیمیایی خود مونتاژ است که از دو نوع DNA ساخته شده است.  

اوریگامی DNA  با بهره گیری تعداد زیادی از رشته های شیمیایی DNA کوتاه سنتز شده،تا شدن را هدایت می کند.  

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، دکتر Thom LaBean (استادیار علوم مواد و مهندسی در ایالت NC و نویسنده ارشد مقاله) می گوید: این اوریگامی را می توان برای استفاده در همه چیز، اعم از مطالعه رفتار سلول تا ایجاد الگو هایی برای اجزای الکترونیکی در حد نانو استفاده کرد.

اوریگامی DNA ساختارهای بیوشیمیایی خود مونتاژی هستندکه از دو نوع DNA ساخته شده است. محققان برای ساخت اریگامی DNA، از یک رشته بیولوژیکی DNA موسوم به رشته داربست استفاده کردند. محققان سپس رشته های مصنوعی سفارشی از DNA به نام رشته های اصلی را طراحی کردند. هر رشته اصلی از یک توالی خاص از باز ها (آدنین، سیتوزین، گوانین و thaline) تشکیل شده است که برای جفت شدن با توالی های خاص بر رو ی رشته داربست طراحی شده است.

رشته اصلی به محلول حاوی رشته داربست وارد شده و سپس گرم و سرد می شود. در طول این فرایند، هر رشته اصلی به بخش های خاصی از رشته داربست متصل می شود و آن بخش ها را با هم می کشد و رشته داربست را برای یک شکل خاص تا می کند.

استاندارد اریگامی DNA  از مدت ها به یک رشته داربستی محدود شده بود که از7249  باز ساخته شده بود و ساختاری را ایجاد می کردکه تقریبا 70 نانومتر به 90  نانومتر را اندازه گیری می کرد. هر چند این اشکال می توانست متفاوت باشد.

با این حال، در حال حاضر تیم تحقیقاتی به رهبری LaBean ، یک اریگامی DNA  متشکل از 51466  باز را ساخته اند که اندازه گیری در حدود 200  نانومتر به 300 نانومتر را ممکن می سازد.

به گفته دکتر Alexandria Marchi (سرپرست نویسندگان مقاله و محقق فوق دکترا در دانشگاه Duke)، ما مجبور بودیم که دو کار را انجام دهیم.

ابتدا ما بایستی یک رشته داربست سفارشی را ایجاد می کردیم که 51 کیلو باز باشد. ما این کار را با کمک یک زیست شناس مولکولی بنام  Stanley Brown در دانشگاه کپنهاگ انجام دادیم.

دوم، به منظور امکان اقتصادی بودن آن، ما مجبور بودیم یک راه مقرون به صرفه در سنتز رشته های اصلی پیدا کنیم. محققان این کار را با استفاده از آنچه که در اصل یک پرینتر جوهر افشان تغییر یافته برای سنتز DNA  بود، انجام دادند که بطور مستقیم بر روی یک تراشه پلاستیکی انجام شد.

LaBean  می گوید: این روش ما، نه تنها اوریگامی DNA  بزرگی را ایجاد کرد بلکه دارای یک خروجی نسبتا یکنواخت نیز بود. بیش از 90 درصد از اریگامی ها بدرستی خود مونتاژ می شوند.

این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم حمایت مالی شد.

منبع:

Alexandria N. Marchi, Ishtiaq Saaem, Briana N. Vogen, Stanley Brown, Thomas H. LaBean. Toward Larger DNA Origami. Nano Letters, 2014; 140908131837007 DOI: 10.1021/nl502626s