Een team van wetenschappers heeft een methode ontwikkeld om structuren te creëren waarvan de bouwstenen een miljoenste van een meter groot zijn door DNA te coderen met montage-instructies.

Het werk, beschreven in het journaal Natuurcommunicatie , manipuleert de sequentiebepaling van DNA om een ​​ingewikkelde en innovatieve benadering te bieden om materialen op het meest fundamentele niveau te synthetiseren.

"Sequentiële programmeerbaarheid is een krachtige toevoeging aan de zelf-assemblerende toolbox die nuttig zal zijn bij het maken van de kleinste materialen, " legt Yin Zhang uit, de hoofdauteur van het artikel en een afgestudeerde student aan het Center for Soft Matter Research van de New York University. "Het biedt enkele voordelen van het biologische gebruik van gecontroleerde sequentiële assemblage met behulp van moleculen, nucleïnezuren, en eiwitten naar een nieuwe ontwerpschaal."

NYU natuurkunde professoren Paul Chaikin en Jasna Brujic evenals Nadrian Seeman, een NYU-professor scheikunde, heeft het onderzoek mede geleid.

Zowel natuurlijke als door de mens gemaakte structuren worden opeenvolgend gebouwd - van cellen tot wolkenkrabbers. Zoals Russische nestpoppen, montage vindt aan de binnenkant plaats voordat aan de buitenkant wordt begonnen.

Echter, bij het maken van materialen op micrometerschaal, of ongeveer een honderdste van de breedte van een lok mensenhaar, wetenschappers worden geconfronteerd met uitdagingen die ingenieurs en fabrikanten niet kennen.

Hoewel er veel methoden zijn toegepast om zulke kleine deeltjes te manipuleren, deze benaderingen hebben allemaal opmerkelijke tekortkomingen bij het samenstellen van structuren.

Het NYU-team probeerde deze hindernissen te overwinnen met een nieuwe aanpak:codeer de montage-instructies binnen de bouwstenen en laat deze bouwstenen zichzelf organiseren in een voorgeschreven structuur in een vooraf bepaalde volgorde.

Om dit te doen, het zette verschillende DNA-strengen in, elk gecoat op een druppel olie in water, waar ze vervolgens met elkaar "praten" via DNA-gemedieerde interacties. specifiek, de wetenschappers plaatsten vier "smaken" van druppeltjes - gelabeld B, C, NS, en E—in het water. Vervolgens voegden ze een "initiator"-druppel toe, EEN, waarmee het sequentiëringsproces begon. Hier, de DNA-streng op A initieert een reeks gebeurtenissen waarin het een van de gepaarde strengen op B verdringt, waarvan de losgelaten streng beweegt om C te activeren, de volgende druppel in de reeks, enzovoort. Het proces resulteert in een druppelketen, ABCDE.