Вирусы заключают в капсулу собственный генетический материал в раковине, включающей серию аналогичных стандартных блоков белка. Капсула вируса гепатита B, к примеру, включает 180 аналогичных подъединиц, обычный случай «сборного» строительства, развертываемого довольно часто по собственной природе.Команда во главе с Хендриком Дицем, доктор наук Биомолекулярных Нанотехнологий в Мюнхене TU сейчас передал вирусные строительные правила разработки оригами ДНК.
Это разрешает им проектировать и строить структуры в масштабе вирусов и органоидов клетки.Разработка основывается на долгом единственном берегу, что приложен к двухцепочечной структуре, применяя маленькие главные последовательности. «Двухцепочечная структура энергично достаточно стабильна так, дабы мы имели возможность привести к единственному берегу в практически любую форму, применяющую соответственно выбранные копии», растолковывает Хендрик Диц. «Данный метод, которым мы можем совершенно верно объекты проектирования в компьютере, каковые являются легко несколькими миллимикронами в размере».Механизмы для нанодвигателейЛаборатория Дица руководит способами, каковые разрешают им потом изменять и вставлять химические функциональности в объекты, додавая группы стороны.
Но до сих пор размер объектов остался в сфере миллимикрона. В научном издании Nature команда сейчас обрисовывает, как громадные структуры смогут быть выстроены, применяя сборные части.С целью этого они сперва создали V-образные нанообъекты.
У них имеется дополнительные к форме связывающие участки на их сторонах, разрешая им самостоятельно быть характерными друг другу, плавая в ответе. В зависимости от вводного угла они формируют «механизмы» с числом, которым руководят, спиц.«Мы были взволнованы, дабы подметить, что, практически без исключения, кольца, организованные, как выяснено вводным углом», говорит Хендрик Диц. «Решающий для свойства выстроить объекты сложности и этого размера жёсткость и точность отдельных стандартных блоков.
Мы должны были укрепить отдельные элементы с перекладинами, к примеру».Строительство микротрубЧтобы потом эксплуатировать строительный принцип, команда создала новые стандартные блоки, у которых были «суставы клея» не только на сторонах, вместе с тем и мало более не сильный на основании и вершине. Это разрешает «наномеханизмам» вырабатывать долгие трубы, применяющие дополнительные сайты стыковки во втором шаге.
«В длинах одного микрометра и диаметре нескольких сотен миллимикронов, эти трубы достигли размера некоторых бактерий», растолковывает Хендрик Диц. «И мы можем применять архитектуру отдельных элементов, дабы выяснить особенности полной структуры».Строительство многогранных структурВдохновленный иерархическим дизайном и симметриями вирусов, исследователи кроме этого постарались выстроить закрытые структуры клетки. «Потенциальное будущее использование неестественных клеток – транспорт лечения в теле», растолковывает Хендрик Диц. «Тут, цель пребывает в том, дабы выпустить активные компоненты лишь в определенных желаемых расположениях, экономя другую часть тела».
Применяя правила уже относился к структурам, обрисованным прежде, команда сейчас выстроила новые элементы, они сохраняли надежду, соберется самоограничивающим методом в структуры клетки при верных условиях. В соответствии с этим стратегиям треугольный средний раздел и три V-образных элемента дают начало трехаспектному строительному элементу.В зависимости от вводного угла этих V определенное количество этих единиц сливается с четырехгранной формой, hexahedral либо dodecahedral структуры во втором шаге. Последние структуры объединяют до 1,8 миллионов адресуемых пар оснований ДНК в определенных пользователями положениях.
В первый раз, эти клетки дискретного размера достигают молекулярных размеров и масс, сопоставимых с тем из маленьких органоидов и вирусов клетки.Рентабельное массовое производствоДо настоящего времени производственные процессы ограничили область применения теми, каковые требуют лишь маленьких количеств материала. То, что лишь пара микрограммов смогут быть произведены с простыми способами, ликвидирует многих потенциальные приложения медицинской материаловедения и науки.
Узкое место – маленькие главные берега, каковые должны быть химически произведены база базой. Основной берег, полученный из бактериофагов, иначе, возможно произведен, в большом масштабе применяя биотехнологические процессы.Как раз исходя из этого команда во главе с Хендриком Дицем очистила так именуемые ферменты ДНК, открытие, происходящее от синтетической биотехнологии.
Это нити ДНК, каковые разбиваются в определенных положениях, в то время, когда выставлено высокой концентрации цинковых ионов.Они соединили маленькие главные последовательности с долгим берегом, применяя два поменянных фермента ДНК любой. «Когда-то совершенно верно собранный с определенной последовательностью оснований, эти объединенные берега смогут быть воспроизведены в биотехнологическом ходе, как с единственными берегами ДНК бактериофага», говорит Диц, растолковывая основную изюминку процесса.Биотехнологическое производство в большом масштабеИ главный и вторичный берег , включая ферменты ДНК и главные последовательности, были удачно произведены, применяя большой процесс плотности клетки с бактериями.
Процесс масштабируем и так поддается производству главных и главных большого объёма берегов продуктов. Увеличивая цинковую концентрацию иона по окончании того, как изоляция ДНК производит маленькие главные последовательности, каковые тогда сворачивают основной берег в желаемую форму.Широкие расследования механизмов реакции в сотрудничестве с сотрудниками в Университете Химической Разработки продемонстрировали, что это вероятно кроме того в большом масштабе. В НИИ ЖИВОТА для Промышленной Биотехнологии в Гархинге ученые сейчас произвели многократные граммы четырех разных объектов оригами ДНК.
Повышение масштаба процесса к масштабу кубического метра сейчас в пределах досягаемости.«технологии процесса и Взаимодействие биотехнологии так разрешило установить вправду фундаментальный этап на пути к будущим применениям в нанотехнологиях ДНК», говорит доктор наук Дирк Веустер-Боц, Глава Университета Химической Разработки.