struktur nano DNA 3D

Melipat DNA Nanoteknologi DNA yang seperti melipat kertas dikembangkan sekitar 30 tahun yang lalu. Pada tahun 2006, Paul Rothemund dari California Institute of Technology mendemonstrasikan pelipatan untaian panjang DNA menjadi berbagai bentuk yang telah ditentukan sebelumnya. Struktur nano yang dihasilkan dapat digunakan sebagai perancah atau sebagai papan sirkuit mini untuk merakit komponen secara tepat seperti tabung nano karbon dan kawat nano. Tetapi untuk membuat struktur DNA beberapa lipatan, beberapa ratus "staples" harus ditambahkan ke daerah sekitar untai DNA tunggal, dan untuk membuat struktur nano baru diperlukan satu set staples baru. Selain itu, struktur DNA cenderung mengatur dirinya sendiri secara acak ke permukaan substrat sehingga sulit untuk mengintegrasikannya ke dalam sirkuit elektronik selanjutnya. Batu DNA Untuk mengatasi kesulitan di atas, para peneliti di Universitas Harvard di AS telah mengembangkan teknik untuk membuat struktur nano 3D yang sangat kompleks dengan menggabungkan "batu bata" DNA sintetis. Batu bata, yang seperti potongan kecil LEGO, dapat dirakit menjadi berbagai bentuk dan konfigurasi untuk membangun struktur nano yang dirancang dengan rumit. Para peneliti membuat DNA-bata dengan teknik perakitan sendiri yang dimulai dengan untaian DNA panjang dengan mengunci untaian DNA sintetis pendek bersama-sama untuk membuat struktur yang lebih besar dengan mengontrol interaksi lokal antara untaian secara tepat. Teknik ini bergantung pada metode perakitan mandiri DNA menggunakan empat pasangan basa dalam DNA – adenosin, timin, sitosin, dan guanin yang secara alami dapat bergabung dengan cara tertentu untuk membuat kumpulan struktur 2D. Teknik Teknik untuk membuat struktur 3D dimulai dengan untaian bata-DNA yang lebih kecil dengan panjang hanya 32 basa yang memiliki empat wilayah untuk mengikat empat untaian bata-DNA tetangga yang terhubung melalui 90° dan dibangun di ruang untuk membuat kubus molekul DNA yang berisi ratusan batu bata. Setiap struktur DNA merakit diri menjadi batu bata yang dikodekan dengan urutan individu yang menentukan posisi akhirnya dalam struktur nano. Setiap urutan hanya akan tertarik pada urutan yang saling melengkapi sehingga bentuk tertentu dapat dibuat melalui pemilihan urutan yang berbeda. Aplikasi Menggunakan teknik DNA-bata sejumlah struktur dapat dibuat dengan sangat mudah dari kubus induk yang sama hanya dengan memilih himpunan bagian dari bata DNA tertentu. Banyak bentuk kompleks dapat dibuat dengan rongga yang rumit, fitur permukaan dan saluran yang lebih kompleks daripada struktur DNA 3D yang dibangun sejauh ini. Modifikasi juga dapat dilakukan dengan menambahkan atau menghilangkan bata DNA tanpa mengubah struktur utama. Para peneliti mengklaim bahwa banyak molekul tamu yang relevan secara teknologi dapat dimasukkan ke dalam perangkat fungsional yang mungkin berfungsi sebagai probe molekuler yang dapat diprogram, instrumen untuk pencitraan biologis dan kendaraan pengiriman obat dan untuk membuat perangkat anorganik kompleks throughput tinggi untuk aplikasi elektronik dan fotonik. Mereka lebih lanjut mengklaim bahwa dengan menggunakan polimer sintetik daripada bentuk alami DNA, dimungkinkan untuk membuat struktur fungsional yang stabil di berbagai lingkungan yang berbeda. Para peneliti mengatakan bahwa struktur yang dibuat menggunakan teknik DNA-bata mungkin digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pada perangkat medis pintar untuk pengiriman obat yang ditargetkan dalam tubuh, probe pencitraan yang dapat diprogram dan bahkan dalam pembuatan komputer yang lebih cepat dan lebih kuat. sirkuit chip.mikrochip DNA Microchip digunakan di komputer, ponsel, dan perangkat elektronik lainnya. IBM sedang membangun microchip DNA menggunakan struktur nano DNA. Ini adalah upaya menggunakan molekul biologis untuk membantu pemrosesan dalam industri semikonduktor, karena struktur biologis seperti DNA sebenarnya menawarkan beberapa jenis pola yang sangat dapat direproduksi dan berulang. Ini akan menjadi struktur generasi berikutnya dan pembuat chip bersaing untuk mengembangkan chip terkecil dengan harga lebih murah. Deteksi gen Platform deteksi gen yang dibuat dari struktur nano DNA rakitan telah dibuat menggunakan 100 triliun komponen DNA reaktif dan fungsional. Dengan memindai label berdiferensiasi yang dilampirkan pada massa, pembacaan yang jelas dari komposisi molekul larutan dapat diperoleh. Metode ini memungkinkan pengkodean batang molekul individu untuk memudahkan identifikasi dan analisis.Penginderaan biologis Investigasi peneliti AS telah menghasilkan struktur nano yang seluruhnya terbuat dari graphene dan DNA. Ketika interaksi antara dua komponen dilacak menggunakan protein fluoresen, ditemukan bahwa DNA untai tunggal berinteraksi dengan senyawa karbon jauh lebih kuat daripada saudara kandungnya yang beruntai ganda. Ketika DNA komplementer ditambahkan ke untaian yang sudah ada di grafem, protein penanda mulai bersinar dengan kekuatan baru, menunjukkan bahwa molekul DNA baru terbentuk, saat untaian pertama terpisah dari substrat grafenanya. Menurut para peneliti, properti ini dapat membuka jalan untuk menciptakan kelas biosensor baru. Struktur nano graphene-DNA akan digunakan di rumah sakit untuk mendeteksi kondisi seperti kanker, racun dalam makanan yang membusuk dan berubah, dan juga untuk memindai paket yang diduga membawa senjata biologis. untuk setiap jejak patogen. Mesin DNA Oxford Center for Soft and Biological Matter melaporkan bahwa selektivitas elegan dari pasangan basa Watson-Crick membuat DNA menjadi alat yang sangat berguna untuk konstruksi objek dan mesin berskala nano. Struktur dan siklus mekanis yang stabil dapat diprogram ke dalam sistem untai tunggal dengan pemilihan urutan basa yang cermat.Perancah struktur nano DNA Para peneliti di Arizona State University telah mengembangkan berbagai bentuk dan ukuran struktur nano DNA yang dapat membawa molekul untuk memicu respon imun dalam tubuh. Mereka telah mengembangkan struktur nano DNA yang dapat berfungsi sebagai bahan scaffolding dan menciptakan kompleks vaksin sintetik yang menyerupai virus alami tanpa komponen penyakit. Kompleks vaksin sintetis kemudian dilekatkan pada struktur nano DNA berbentuk piramida dan struktur seperti cabang. Ini memiliki potensi besar untuk pengembangan terapi yang ditargetkan.Kristal DNA Ahli kimia Universitas New York telah menciptakan struktur DNA tiga dimensi yang memiliki berbagai aplikasi industri dan farmasi potensial, seperti pembuatan komponen nanoelektronik dan organisasi target reseptor obat untuk memungkinkan penerangan struktur 3D mereka. Para peneliti menciptakan kristal DNA dengan membuat sekuens sintetik DNA yang memiliki kemampuan untuk merakit sendiri menjadi rangkaian motif segitiga 3D. Pembuatan kristal bergantung pada penempatan "ujung lengket"—urutan kohesif kecil di setiap ujung motif—yang menempel pada molekul lain dan menempatkannya dalam urutan dan orientasi yang ditetapkan. Riasan dari ujung yang lengket ini memungkinkan motif untuk menempel satu sama lain secara terprogram. Dengan menggunakan teknik rekayasa genetika, beberapa heliks dihubungkan bersama melalui ujung lengket beruntai tunggal, struktur seperti kisi terbentuk yang memanjang ke enam arah berbeda, sehingga menghasilkan kristal 3D.