Qian Lab: Das kleinste Tic-Tac-Toe-Board der Welt aus DNA
Sie fragen sich, welches geizige Familienmitglied an diesem Feiertag die kleinsten Geschenke verteilen wird? Es wäre schwer, das zu übertreffen, was Forscher des California Institute of Technology (Caltech) der Welt gerade präsentiert haben – mit der kleinsten Version des Spiels Tic-Tac-Toe aller Zeiten. Nachdem ich zuvor nanoskalige Biotechnologie eingesetzt habe Erstellen Sie eine Nachbildung der legendären Mona Lisa. In diesem Jahr hat das Caltech-Team daraufhin eine DNA-basierte Version des beliebtesten zeitraubenden Pen-and-Paper-Spiels aller entwickelt.
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„In der DNA-Nanotechnologie wird die Verschiebung zwischen kleinen DNA-Strängen häufig zur Steuerung der Dynamik genutzt Verhaltensweisen in molekularen Schaltkreisen und Robotern“, sagte Philip Petersen, einer der Forscher des Projekts Digitale Trends. „In dieser Studie haben wir einen neuen Mechanismus erfunden, um die Verschiebung zwischen großen DNA-Kacheln zu programmieren, was die Möglichkeit eröffnet, Nanomaschinen mit komplexen, aber rekonfigurierbaren Teilen zu schaffen.“
Das Tic-Tac-Toe-Brett des Teams wird aus neun DNA-Origami-Kacheln selbst zusammengesetzt. Jede Kachel hat an den Kanten einen speziellen „Kleber“, der dafür sorgt, dass sie an den richtigen Nachbarkacheln auf dem Brett haften bleibt. Die Klebstoffe bestehen aus einer Reihe von DNA-Strängen, die auf bestimmte Weise aneinander binden. Die Spieler machen einen Zug, indem sie ein DNA-Origami-Plättchen mit der Aufschrift „X“ oder „O“ in das Reagenzglas mit dem Spielbrett legen. Jeder Spieler hat neun Plättchen für neun mögliche Züge. Diese Plättchen können dann verwendet werden, um vorherige Plättchen auszutauschen, um deren Position auf dem Spielbrett einzunehmen.
Die Möglichkeit, das Aussehen dieser nanoskaligen Kacheln durch die Neuanordnung von DNA-Molekülen zu programmieren, ist verdammt beeindruckend. Aber was es noch spannender macht, ist, was dieser Proof of Concept für die Zukunft der Nanotechnologie bedeuten könnte.
„Von Menschenhand geschaffene Maschinen bestehen oft aus modularen Komponenten, die bei Bedarf ausgetauscht werden können.“ Lulu Qian, Assistenzprofessor für Bioingenieurwesen, erzählte uns. „Wenn beispielsweise in einem Computercluster ein Festplattenfehler auftritt, kann eine Hot-Swap-Festplatte verwendet werden, um die defekte Festplatte zu ersetzen und das Problem zu beheben, ohne den Computer auszuschalten. Wenn eine Digitalkamera während einer langen Reise voller Fotos ist, kann die Speicherkarte einfach gegen eine andere ausgetauscht werden … Die Möglichkeit, effizient zu arbeiten Die Neukonfiguration eines komplexen Teils einer Maschine ist unter verschiedenen Umständen wichtig, einschließlich Reparatur, Auffüllung, Aufrüstung und Neuverwendung der Funktionen der Maschine Maschinen.“
Zukünftig müssen aus Molekülen aufgebaute nanoskalige Maschinen auch über rekonfigurierbare modulare Baukastenkomponenten verfügen. Um dies zu ermöglichen, muss unbedingt herausgefunden werden, wie dies durch Programmierung der Selbstrekonfiguration erreicht werden kann. Dank Caltech sind wir einen Schritt näher gekommen.
Ein Papier, das die Forschung beschreibt, war kürzlich in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
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