蒙娜麗莎的DNA版本新鮮出爐,預(yù)示可編程分子材料的進(jìn)步
與現(xiàn)有的DNA編輯技術(shù)的原理一樣,研究團(tuán)隊(duì)也是依據(jù)DNA鏈中核苷酸的配對(duì)方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA分子的編輯和控制的。
達(dá)·芬奇的著名畫作《蒙娜麗莎》發(fā)展至今,已經(jīng)有很多版本了。
憨豆版的:
比V的:
還有抽煙的蒙娜麗莎:
蒙娜麗莎要被玩壞了,但科技研究者們依然不放過她。
加州理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了新玩法,用DNA鏈折疊技術(shù)組合出了一幅迷你抽象版蒙娜麗莎拼圖,寬度只有100納米。
乍一看,像極了某蓄著絡(luò)腮胡的大漢...但,我們今天的重點(diǎn)不在“玩”,而是動(dòng)圖中操作本身意味著什么?
這項(xiàng)技術(shù)可以讓材料根據(jù)人們的需求自動(dòng)組成任何DNA結(jié)構(gòu),以形成任何想要的圖案,這也就意味著,研究學(xué)者們打開了微分子“智能”可編輯材料的大門。
首先來了解下這項(xiàng)玩壞蒙娜麗莎的技術(shù)。
2006年,加州理工學(xué)院的計(jì)算和神經(jīng)系統(tǒng)的研究教授Paul Rothemund就開發(fā)了這種將DNA折成規(guī)定形狀的方法,不過,其中一些應(yīng)用需要更大的DNA結(jié)構(gòu)材料,這會(huì)提高操作難度且浪費(fèi)材料。
針對(duì)這一問題,加州理工學(xué)院生物工程助理教授錢露露(音譯)和其他科學(xué)家們開發(fā)出一種廉價(jià)的方法,通過這種方法,DNA折疊技術(shù)可以組裝成可定制模式的大規(guī)模陣列。
與現(xiàn)有的DNA編輯技術(shù)的原理一樣,研究團(tuán)隊(duì)也是依據(jù)DNA鏈中核苷酸的配對(duì)方式(即A和T、G和C)來實(shí)現(xiàn)對(duì)DNA分子的編輯和控制的。
實(shí)驗(yàn)中,為了讓DNA自動(dòng)形成一個(gè)正方形,研究人員采用了長(zhǎng)的單鏈DNA(主鏈)和許多較短的單鏈,通過結(jié)合規(guī)則的設(shè)計(jì)將短鏈結(jié)合在長(zhǎng)鏈上;隨后研究人員將DNA鏈放到相應(yīng)的試管中進(jìn)行自動(dòng)組合處理,當(dāng)短鏈和長(zhǎng)鏈在試管中結(jié)合時(shí),長(zhǎng)鏈會(huì)被彎曲成一定的形狀。而大型的圖案就是由許多小正方形的DNA塊拼成,就像是拼湊拼圖一樣。
但是讓其自動(dòng)按要求組成復(fù)雜的蒙娜麗莎圖像還是不容易的,因?yàn)槊恳恍KDNA“拼圖”的邊緣都要和其他的部分吻合好,所以怎么“拼”也是一個(gè)大問題。
對(duì)此,研究人員Philip Petersen解釋道:“一旦每一小部分完成了結(jié)合,我們就把它們放到我們的試管中,共64個(gè)管,其中我們需要了解每個(gè)管子里的是怎樣的部分,然后根據(jù)管子里的DNA鏈將四個(gè)管子一組,拼湊起來,直到得到16個(gè)2*2的正方形構(gòu)造,再進(jìn)一步組合成四個(gè)4*4的,最后拼成一個(gè)64根管的整體。”
值得指出的是,這一拼湊過程的步驟相對(duì)還是十分規(guī)律和易于編程的,故而無論多大的DNA鏈構(gòu)造,都可以通過對(duì)其編程來實(shí)現(xiàn)了。
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