蒙娜丽莎的DNA版本新鲜出炉,预示可编程分子材料的进步

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2017-12-07 18:06 Lynn 镁客网

与现有的DNA编辑技术的原理一样,研究团队也是依据DNA链中核苷酸的配对方式来实现对DNA分子的编辑和控制的。

达·芬奇的著名画作《蒙娜丽莎》发展至今,已经有很多版本了。

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憨豆版的:

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还有抽烟的蒙娜丽莎:

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蒙娜丽莎要被玩坏了,但科技研究者们依然不放过她。

加州理工学院的研究人员开发了新玩法,用DNA链折叠技术组合出了一幅迷你抽象版蒙娜丽莎拼图,宽度只有100纳米。

蒙娜丽莎的DNA版本新鲜出炉,预示可编程分子材料的进步

乍一看,像极了某蓄着络腮胡的大汉...但,我们今天的重点不在“玩”,而是动图中操作本身意味着什么?

这项技术可以让材料根据人们的需求自动组成任何DNA结构,以形成任何想要的图案,这也就意味着,研究学者们打开了微分子“智能”可编辑材料的大门。

首先来了解下这项玩坏蒙娜丽莎的技术。

2006年,加州理工学院的计算和神经系统的研究教授Paul Rothemund就开发了这种将DNA折成规定形状的方法,不过,其中一些应用需要更大的DNA结构材料,这会提高操作难度且浪费材料。

针对这一问题,加州理工学院生物工程助理教授钱露露(音译)和其他科学家们开发出一种廉价的方法,通过这种方法,DNA折叠技术可以组装成可定制模式的大规模阵列。

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与现有的DNA编辑技术的原理一样,研究团队也是依据DNA链中核苷酸的配对方式(即A和T、G和C)来实现对DNA分子的编辑和控制的。

实验中,为了让DNA自动形成一个正方形,研究人员采用了长的单链DNA(主链)和许多较短的单链,通过结合规则的设计将短链结合在长链上;随后研究人员将DNA链放到相应的试管中进行自动组合处理,当短链和长链在试管中结合时,长链会被弯曲成一定的形状。而大型的图案就是由许多小正方形的DNA块拼成,就像是拼凑拼图一样。

但是让其自动按要求组成复杂的蒙娜丽莎图像还是不容易的,因为每一小块DNA“拼图”的边缘都要和其他的部分吻合好,所以怎么“拼”也是一个大问题。

对此,研究人员Philip Petersen解释道:“一旦每一小部分完成了结合,我们就把它们放到我们的试管中,共64个管,其中我们需要了解每个管子里的是怎样的部分,然后根据管子里的DNA链将四个管子一组,拼凑起来,直到得到16个2*2的正方形构造,再进一步组合成四个4*4的,最后拼成一个64根管的整体。”

值得指出的是,这一拼凑过程的步骤相对还是十分规律和易于编程的,故而无论多大的DNA链构造,都可以通过对其编程来实现了。

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