Onderzoekers hebben een snellere, goedkoper en eenvoudiger alternatief voor typische DNA-origami-fabricage, het vergroten van de toegankelijkheid van de techniek en de potentiële impact in de industrie en klinische omgevingen.

DNA-origami verwijst naar een assemblagetechniek die enkelstrengs DNA-sjabloonmoleculen in doelstructuren vouwt. In het journaal Nano-onderzoek , Carlos Castro en collega's van de Ohio State University rapporteren een vereenvoudigde benadering voor het vouwen van DNA-origami-nanostructuren die snel, robuust en schaalbaar.

Ondanks veelbelovend potentieel voor toepassingen zoals medicijnafgifte en biosensing, de ontwikkeling van nanodevices voor praktisch gebruik in onderzoek en onderwijs is door de tijd belemmerd, inspanning en kosten in verband met DNA-origami.

Eenvoudige en robuuste methoden om het zelfassemblageproces van DNA-origami uit te voeren en te schalen zijn van cruciaal belang, zei Castro, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek. Zijn team heeft een fabricagemethode ontwikkeld die schaalt op ongeveer 100-1, 500 keer hoger dan typische schalen. Het team ontwikkelde ook een aanpak die ze low-cost efficiënte annealing (LEAN) zelfassemblage hebben genoemd, die leidt tot effectieve fabricage van een reeks geteste DNA-origamistructuren.

"Meestal worden fabricageprotocollen aangepast voor elk apparaat. Een van de doelen van het onderzoek was om protocollen te bedenken die goed werken voor veel verschillende apparaten die consistent zijn met de schaalbare en gemakkelijke opvouwbare, " zei Castro, die tevens directeur is van het Nanoengineering and Biodesign Lab.

Castro's eerdere werk omvat het gebruik van DNA-origami om eenvoudige microscopische gereedschappen te bouwen, zoals rotoren en scharnieren, en zelfs een "Trojaans paard" zonder DNA voor het afleveren van medicijnen aan kankercellen.

In tegenstelling tot andere methoden voor het schalen van DNA-origami-assemblage, de LEAN-aanpak kan worden geïmplementeerd met behulp van goedkope en algemeen beschikbare apparatuur, zoals kookplaten, waterbaden en laboratoriumbranders. Het maakt ook gebruik van standaardrecepten en materialen, zodat het gemakkelijk kan worden toegepast op bestaande of nieuwe DNA-origami-ontwerpen.

"We stellen ons voor dat deze methoden de ontwikkeling van apparaten voor commerciële toepassingen kunnen vergemakkelijken en een breder gebruik van DNA-origami in onderzoek en onderwijs kunnen vergemakkelijken, "zei Castro. "De combinatie van eenvoudig en snel vouwen met goedkope en draagbare apparatuur past goed bij het overbrengen van de fabricage naar een klaslokaal, wat we het afgelopen jaar ook hebben gedaan."

Andere co-auteurs van het papier zijn onder meer Patrick Halley en Randy Patton, Afdeling Werktuigbouwkunde en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek; alumnus chemische technologie Amjad Chowdhury; en John Byrd, Afdeling Hematologie.

Het project wordt ondersteund met financiering van Castro's National Science Foundation Early CAREER Development award.