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                                                            少兒編程 > 文章資訊 > 3D打印 > MIT麻省理工開發出納米級DNA基因3D打印

                                                            MIT麻省理工開發出納米級DNA基因3D打印

                                                            童程童美 2016-09-29

                                                            DNA是一種納米級的物質,它由A 、T、G、C 四種堿基組成,它的形狀就像是一個雙螺旋的小梯子。然而,DNA一定是這種雙螺旋結構嗎?非也,DNA 可以被折疊為任何3D的形狀。

                                                            摘要

                                                            DNA是一種納米級的物質,它由A 、T、G、C 四種堿基組成,它的形狀就像是一個雙螺旋的小梯子。然而,DNA一定是這種雙螺旋結構嗎?非也,DNA 可以被折疊為任何3D的形狀。

                                                            來自麻省理工等大學的科學家們通過一個特殊算法實現了這一切。整個過程就像是以DNA 的堿基為材料進行納米級的3D打印。

                                                            MIT麻省理工開發出納米級DNA基因3D打印

                                                            如果是單鏈的DNA并不會形成雙螺旋結構,而是以一定的空間扭曲存在。麻省理工的科學家正是利用了這一點,通過通過一個巧妙地算法來設計DNA中A、T、G和C堿基的位置,使DNA堿基扭向指定的方向,或者說是讓DNA 單鏈進行足夠的彎曲和纏繞從而形成一個3D 幾何結構。

                                                            其中最大的難度在于如何設計出這些幾何結構,比如,僅僅讓DNA鏈組成一個十二面體就是一個極其復雜的任務,幾乎沒有人有經驗能夠手工組裝如此復雜的分子,這些分子往往由數以千計的堿基對組成。而這正是科學家們需要解決的問題。

                                                            科學家們研究出一種DNA折紙序列設計算法(DAEDALUS)實現這一切。這個算法將確定所需要DNA折紙序列設計算法的堿基的具體順序,就像提供了一個“腳手架”,然后一個DNA單鏈將圍繞著它進行彎曲和纏繞,形成所需的形狀??茖W家要做的是提供帶封閉曲面的3D形狀(比如多面體、圓環等),然后將其輸入計算機,并規定好規格范圍。

                                                            下面就是科學家設計出的各種迷人的DNA形狀(這些照片是用3D單粒子低溫電子顯微鏡拍攝的):

                                                            MIT麻省理工開發出納米級DNA基因3D打印

                                                            科學家表示,研究這種DNA 3D結構,將可以用于輸送藥物、制造像CRISPR Cas9基因編輯元素這樣的封裝工具,甚至可以存儲信息。這種方法的應用意義甚至將大大超越醫學和基因編輯領域。

                                                            這項科研成果已經發表在了5月25日的《科學(Science)》雜志上。

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