DNA origami innovation øger tilgængeligheden, sænker omkostningerne

Forskere har udviklet en hurtigere, billigere og enklere alternativ til typisk DNA-origami-fremstilling, at øge teknikkens tilgængelighed og potentielle virkning i industrien og kliniske omgivelser.

DNA origami refererer til en samlingsteknik, der folder enkeltstrengede DNA-skabelonmolekyler til målstrukturer. I journalen Nano forskning , Carlos Castro og kolleger fra Ohio State University rapporterer om en forenklet tilgang til foldning af DNA origami nanostrukturer, der er hurtig, robust og skalerbar.

På trods af lovende potentiale for applikationer som lægemiddellevering og biosensing, udviklingen af ​​nanoenheder til praktisk brug i forskning og uddannelse er blevet hindret af tiden, indsats og omkostninger forbundet med DNA-origami.

Enkle og robuste metoder til at udføre og skalere DNA-origami-selvsamlingsprocessen er kritiske, sagde Castro, en lektor i maskin- og rumfartsteknik. Hans team har udviklet en fremstillingsmetode, der skalerer til cirka 100-1, 500 gange højere end typiske vægte. Holdet udviklede også en tilgang, som de har navngivet lav-omkostningseffektiv annealing (LEAN) selvsamling, der fører til effektiv fremstilling af en række testede DNA-origami-strukturer.

"Normalt tilpasses fremstillingsprotokoller til hver enhed. Et af målene med undersøgelsen var at komme med protokoller, der fungerer godt til mange forskellige enheder, som er i overensstemmelse med den skalerbare og nemme foldning, sagde Castro, der også fungerer som direktør for Nanoengineering and Biodesign Lab.

Castros tidligere arbejde omfatter brug af DNA-origami til at bygge simple mikroskopiske værktøjer som rotorer og hængsler, og endda en "trojansk hest" uden DNA for at levere medicin til kræftceller.

I modsætning til andre metoder til skalering af DNA origami -samling, LEAN-tilgangen kan implementeres ved hjælp af billigt og bredt tilgængeligt udstyr, såsom kogeplader, vandbade og laboratoriebrændere. Den bruger også standardopskrifter og -materialer, så den let kan anvendes på alle eksisterende eller nye DNA-origami-designs.

"Vi forestiller os, at disse metoder kan lette enhedsudvikling til kommercielle applikationer og lette bredere brug af DNA-origami i forskning og uddannelse, " sagde Castro. "Kombinationen af ​​enkel og hurtig foldning med billigt og bærbart udstyr passer fint til at flytte fabrikationen ind i et klasseværelse, hvilket vi også har gjort det sidste år."

Andre medforfattere på papiret inkluderer Patrick Halley og Randy Patton, Institut for Maskin- og Luftfartsteknik; kemiingeniør alumnus Amjad Chowdhury; og John Byrd, Afdeling for hæmatologi.

Projektet er støttet med finansiering fra Castros National Science Foundation Early CAREER Development Award.