Das berühmte und sofort erkennbare Gemälde "Mona Lisa" ist dank eines Forscherteams am California Institute of Technology Caltech jetzt in einer miniaturisierten Nano-Version erhältlich.
Das Team verwendete eine Technik, die informell genannt wird. DNA-Origami der Name allein impliziert einen unglaublich komplizierten Arbeitsaufwand, bei dem speziell DNA-Stränge programmiert werden, die sich zu gewünschten Formen zusammensetzen. Mit dieser einzigartigen Methode konnten sie die kleinste Version von Leonardo da Vincis Porträt erstellenexistiert auf der Welt und darüber hinaus ist es auch die größte flache Struktur, die jemals mit dieser Methode gebaut wurde. Die Maße für das kleine Juwel: eine Staffelung 700 Nanometer breit .
Um die winzigen Pixel herzustellen, produzierten die Forscher zunächst doppelsträngige DNA, das Ergebnis kleinerer Einheiten einzelner DNA-Stränge, die als Nukleotide bekannt sind A, T, G und C bilden die Gesamtmenge 4. Da nur bestimmte Nukleotide miteinander verbunden sindkann binden - Ein Nukleotid mit einem T-Nukleotid, zum Beispiel können Designs erzeugt werden. Quadrate werden aus einer langen DNA-Einzelstrangbindung mit kürzeren Einzelsträngen erzeugt, bezeichnet als Heftklammern : In Kombination können die Heftklammern Teile des längeren Strangs manipulieren, wodurch mehrere gewünschte Formen entstehen. Von dort aus können die Wissenschaftler selektiv Moleküle hinzufügen, um ein erhabenes Muster zu erzeugen, das unter dem Mikroskop sichtbar wird. Kein WunderDieser Prozess hat den Namen DNA Origami verdient!
Details zu ihrer Arbeit wurden in a veröffentlicht Studie mit dem Titel „Fraktale Assemblierung von DNA-Origami-Arrays im Mikrometerbereich mit beliebigen Mustern“, das im Nature Journal dieses Monats veröffentlicht wurde. Grigory Tikhoromov , leitender Postdoktorand und Hauptautor, erklärt die Herausforderungen bei der Erstellung der komplizierten Entwürfe mithilfe des fraktalen Montageprozesses :
"Wir könnten jede Fliese mit einzigartigen Kantenklammern herstellen, so dass sie nur an bestimmte andere Fliesen gebunden werden und sich selbst zu einer einzigartigen Position im Aufbau zusammenfügen können ... aber dann müssten wir Hunderte von einzigartigen Kanten haben, was der Fall wäreEs ist nicht nur sehr schwierig zu entwerfen, sondern auch extrem teuer zu synthetisieren. Wir wollten nur eine kleine Anzahl verschiedener Randklammern verwenden, aber trotzdem alle Fliesen an den richtigen Stellen platzieren. "
Das Team hat ein kurzes Video zusammengestellt, in dem der fraktale Montageprozess erklärt wird :
Das Team gab sich nicht damit zufrieden, nur eigene Forschungen durchzuführen, sondern entwickelte auch eine Software, die auch andere Forscher verwenden können: "Um unsere Technik anderen Forschern, die an der Erforschung von Anwendungen mit flachen DNA-Nanostrukturen im Mikrometerbereich interessiert sind, leicht zugänglich zu machen, haben wirhat ein Online-Softwaretool entwickelt, das das vom Benutzer gewünschte Bild in DNA-Stränge und Nasslaborprotokolle konvertiert ", sagt Caltech Assistant Professor für Bioengineering. Lulu Qian . "Das Protokoll kann von einem Roboter zur Handhabung von Flüssigkeiten direkt gelesen werden, um die DNA-Stränge automatisch miteinander zu mischen. Die DNA-Nanostruktur kann mühelos zusammengesetzt werden."
Um den Zusammenhang zwischen ihrer Studie und ihren Auswirkungen auf die künftige Arbeit in demselben Bereich herzustellen Philip Petersen Caltech-Doktorand und Co-Erstautor in Papierform sagte: "Unsere Arbeit gibt ihnen eine noch größere Leinwand, auf die sie zurückgreifen können."