أصبحت "ليلة النجوم" لفان جوخ من اوريغامي DNA حقيقة واقعة

تم اقتراح طريقة مثيرة للاهتمام لاستخدام قدرات الحمض النووي على مستوى تقنية واعدة جديدة من قبل الباحثين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الذين ابتكروا بمساعدتها استنساخ اللوحة الشهيرة " Starry Night " لفنسنت فان جوخ . ما تراه أدناه على صورة أحادية اللون بحجم عملة عشرة سنتات هو نتيجة لطي جزيئات الحمض النووي ، مصحوبة بإعادة توجيه الجزيئات المضيئة في أماكن محددة بدقة - "خلايا" المرنانات الضوئية المجهرية. إن التكنولوجيا المقترحة للتحكم في عملية طي الحمض النووي ، وفقًا للمؤلفين ، ستسمح على المدى الطويل بإنشاء أجهزة كمبيوتر حيوية تعمل بمقياس النانو بشكل كامل.



تم تطوير تقنية اوريغامي DNA ، التي تسمح لجزيء DNA طويل لتوصيل أي شكل وخصائص محددة مسبقًا ، من قبل Paul Rothemund من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قبل حوالي 10 سنوات. ثم تمكن العالم من إنشاء جزيء الحمض النووي للحلقة من البكتيريا M13 العديد من الأشكال الهندسية الأولية - مثلثات ونجوم ومستطيلات وابتسامات.

دعونا نتذكر بإيجاز أن تقنية DNA-origami تقوم على مبدأ التكامل ، الذي يصف بنية الحمض النووي المزدوج. هذه الجزيئات الحيوية هي خيوط طويلة يوجد عليها أربعة أنواع من "الخرزات" ، القواعد النيتروجينية - الجوانين ، الأدينين ، السيتوزين والثيامين. في الحلزون المزدوج ، مقابل الأدينين ، يمكن تحديد موقع الثايمين فقط ، ومقابل الجوانين ، فقط السيتوزين ، إلخ.

من خلال الحصول على معلومات حول موقع القواعد في جزيء DNA أحادي الجديلة ، من الممكن تحديد مجموعات من "المشابك" القصيرة الخاصة به ، مما يجبر السلسلة على الانزلاق بشكل مضغوط إلى الشكل المطلوب ، على سبيل المثال ، في ورقة مسطحة. كما لاحظ بول روتموند ، فإن تطوير وتركيب هذه "المقاطع" يستغرق حوالي أسبوعين ، وتستغرق عملية إنشاء الأوريجامي حوالي عدة ساعات بعد خلط المكونات في حل.

يمكن للحمض النووي الذي تم تكوينه وفقًا لـ "السيناريو" المطلوب أن يعمل كمنصة يمكن من خلالها دمج جميع أنواع المكونات على نطاق نانومتر ، بدءًا من جزيئات المادة الفلورية والأنابيب النانوية الكربونية إلى الكبسولات الصغيرة التي تحتوي على أدوية وعناصر من أجهزة الكمبيوتر الحيوية المجهرية. في الوقت نفسه ، لتحقيق الأهداف المحددة وإنشاء أجهزة نانوية واعدة قابلة للتطبيق ، لا يكفي وجود قاعدة واحدة تعتمد على الحمض النووي.

في عام 2009 ، قام بول روثموند وفريق من المتخصصين من شركة IBM Research ، باستخدام طريقة الطباعة الحجرية بالشعاع الإلكترونى ، بوصفها لأول مرة ، وتنفيذها لاحقًا ، تقنية التنسيب الدقيق للغاية لجزيئات الحمض النووي في ترتيب معين. طوال السنوات اللاحقة حتى الآن ، أتقن روتموند مع زملائه من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بقيادة أشوين جوبيناث ، أساتذة قسم الهندسة الحيوية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، التطور ، ونتيجة لذلك ، تمكنوا من اقتراح طريقة لتحديد جزيئات الحمض النووي بدقة على أسطح أي شكل معقد تقريبًا ، بما في ذلك سطح رقاقة أشباه الموصلات. مثال على التأثير الذي يمكن تحقيقه باستخدام التكنولوجيا المقترحة هو الاستنساخ المصغر لـ Starry Night بواسطة Van Gogh الذي ابتكره العلماء.استخدم روثموند وزملاؤه تقنية اوريغامي DNA لإرفاق جزيئات الفوسفور على وجه التحديد بسطح بلورة ضوئية ثنائية الأبعاد. البلورة نفسها عبارة عن هيكل منظم يشبه قرص العسل. ولصناعته ، استخدم العلماء طريقة حفر السطح باستخدام حزمة إلكترونية.

يوضح بول روتموند: "ما قمنا بإنشائه بطريقة مبسطة يمكن مقارنته بشد" المصابيح "الجزيئية في خراطيش ميكروسكوبية باستخدام اوريغامي DNA ، في هذه الحالة ، من خلال تعديل الوضع النسبي للجزيئات والمسافة بينها وبين مصادر الضوء ، تمكنا من لتكون قادراً على تغيير سطوع كل "لمبة" ضمن الحدود المطلوبة. الاستنساخ الذي قمنا بإنشائه ليس أكثر من مصفوفة 65536 بكسل بحجم 256 × 256 مع سطوع مختلف ”. من خلال تحريك اوريغامي DNA في مصفوفة بخطوة 20 نانومتر ، تمكن الباحثون من الحصول على نمط يشبه خلايا رقعة الشطرنج ، مع أقسام من مستويات مختلفة من كثافة توهج "المصابيح" الجزيئية في البقع "الباردة" و "الساخنة".


<sub>- ( ). : ( ), . — , . Ashwin Gopinath et al. / Nature, 2016


«». Ashwin Gopinath et al. / Nature, 2016</sub>

يقول جوبيناث: "جعلت جميع الأعمال السابقة المتعلقة بإنشاء بواعث ضوء نانومترية من الممكن وضع عدد قليل من" المصابيح "العاملة فقط بسبب التعقيد الشديد لإعادة إنتاج دوائر التحكم في الجهاز ، والتي تعتمد إلى حد كبير على عدد أجهزة البث وموقعها في التجويف". تسمح لك التقنية الجديدة بالتعيين من صفر إلى سبعة DNA اوريغامي ، مما يجعل من الممكن التحكم في سطوع كل مصباح بدون قيود.


_{موقع محولات اوريغامي في التجاويف. اختبر التجارب على استنساخ اللون وليلة النجوم. اشوين جوبيناث وآخرون. / الطبيعة ، 2016}

وأوضح العلماء أن المشكلة هي أن الجزيئات الفلورية بعد إعادة توزيعها على الركيزة "تعيش" لمدة 45 ثانية تقريبًا. بعد ذلك ، يتفاعلون مع الأكسجين ويحترقون. في هذه العملية ، يبدأون في إصدار الضوء بعدة درجات من اللون الأحمر ، ولكن ليس بلون واحد نقي. ألهمت النتائج التي تم الحصول عليها الباحثين على البحث عن حل لهذه المشكلة ، والتي من شأنها ، في رأيهم ، أن تجعل من الممكن تنفيذ أحدث التقنيات الواعدة ، حتى التقنيات المستخدمة في أنظمة الحوسبة الكمومية النانومترية. <sub>طبيعة

المصدر</sub>

---

هذا كل شيء ، Dronk.Ru معك. لا تنسى إعادة الأموال للمشتريات في الصين والاشتراك في  مدونتنا ، سيكون هناك العديد من الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام.

نوصي بما يلي:
- نوفر ما يصل إلى 8٪ على كل عملية شراء على AliExpress والمتاجر الأخرى عبر الإنترنت في الصين
- لماذا تقدم المتاجر عبر الإنترنت أموالًا للشراء؟
- استرد أموالك - اختر خدمة استرداد النقود لـ Aliexpress
- تاريخ تطوير Dronk.ru - من اختيار quadrocopters إلى إعادة الأموال للشراء على AliExpress وليس فقط
- أفضل خدمة استرداد نقدي أو 5 معايير رئيسية لتقييم خدمة استرداد النقود

Source: https://habr.com/ru/post/ar396227/