Forskere fremstiller DNA -tråde på en genanvendelig chip, fold dem til nye nanostrukturer

Inden for det nye felt af syntetisk biologi, ingeniører bruger biologiske byggesten, såsom uddrag af DNA, at konstruere nye teknologier. En af de centrale udfordringer på området er at finde en måde til hurtigt og økonomisk at syntetisere de ønskede DNA -tråde. Nu har forskere fra Duke University fremstillet en genanvendelig DNA -chip, der kan hjælpe med at løse dette problem ved at fungere som en skabelon, hvorfra flere partier af DNA -byggesten kan fotokopieres. Forskerne har brugt enheden til at skabe DNA -tråde, som de derefter foldede ind i unikke nanoskala strukturer. De vil præsentere deres resultater på AVS Symposium, afholdt 30. oktober - 4. november, i Nashville, Tennessee.

Mange forskellige metoder til DNA -syntese er blevet udviklet, men hver metode har sine ulemper. Bulk DNA -syntese, som gør brug af separate kolonner til at huse reaktionerne, kan producere store mængder materiale, men er dyrt og begrænset i antallet af forskellige DNA -sekvenser, den kan skabe. Duke -forskerne, derimod, brugte et inkjetprinterhoved til at lægge små dråber kemikalier oven på en plastikchip, gradvist konstruere DNA -tråde af blandet længde og sammensætning på overfladen. Holdet brugte derefter en biologisk fotokopieringsproces til at høste DNA'et fra chippen. Til forskernes overraskelse, de fandt ud af, at de kunne genbruge chippen til at høste flere partier af DNA. "Vi fandt ud af, at vi havde en" udødelig "DNA -chip i vores hænder, "siger Ishtiaq Saaem, en biomedicinsk ingeniørforsker ved Duke og medlem af teamet. "Grundlæggende, vi var i stand til at udføre den biologiske kopieringsproces for at frigive materiale fra chippen titusinde gange. Processen ser ud til at fungere selv ved hjælp af en chip, som vi lavede, Brugt, opbevaret i -20C i et stykke tid, og bragt ud og brugt igen. "

Efter frigivelse af DNA'et fra chippen, holdet "kogte" det sammen med et stykke langt viralt DNA. "I madlavningsprocessen, det virale DNA hæftes i en ønsket form af det mindre chip-afledte DNA, "forklarer Saaem. Et af teamets første eksempler på DNA origami var en rektangelform med en trekant fastgjort på den ene side, som forskerne kaldte et "nano-hus". Strukturen kunne bruges til rumligt at orientere organiske og uorganiske materialer, tjene som et stillads til levering af lægemidler, eller fungere som en nanoskala lineal, Siger Saaem.

Fremadrettet, teamet agter at producere større DNA -strukturer, samtidig tester man grænsen for, hvor ofte deres chip kan genbruges. På kort sigt, forskningen har anvendelser i den rumlige positionering af biomolekyler, såsom proteiner, til forskningsformål. Langsigtet, det kan endda transformere informationsteknologi:"Jeg ville ikke blive overrasket, hvis denne metode bruges til at fremstille den næste generation af mikroprocessorer, der kan presse Moores lovgivning yderligere, "Siger Saaem.