वान गाग की "स्टार नाइट" डीएनए ओरिगामी से एक वास्तविकता बन गई है

एक नई होनहार तकनीक के स्तर पर डीएनए की क्षमताओं का उपयोग करने का एक दिलचस्प तरीका कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने विन्सेन्ट वान गाग द्वारा प्रसिद्ध पेंटिंग " स्टारट्री नाइट " के प्रजनन की मदद से बनाया था । आप एक मोनोक्रोमैटिक छवि पर नीचे जो देखते हैं, वह दस-सेंट के सिक्के के आकार में डीएनए अणुओं के तह का परिणाम है, साथ में कड़ाई से परिभाषित स्थानों में चमकदार अणुओं का एक पुनर्संयोजन - सूक्ष्म ऑप्टिकल रिसेप्टर्स की "कोशिकाएं"। लेखकों के अनुसार, लंबे समय में डीएनए तह की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए प्रस्तावित तकनीक, पूरी तरह से कार्यात्मक नैनोस्केल बायोकैमप्वाइंट बनाने की अनुमति देगा।



डीएनए ओरिगामी तकनीक, जो किसी भी पूर्व निर्धारित आकार और गुणों को संप्रेषित करने के लिए एक लंबे डीएनए अणु की अनुमति देती है, लगभग 10 साल पहले कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के पॉल रोटेमंड द्वारा विकसित किया गया था। तब वैज्ञानिक ने रिंगो डीएनए की अणु M13 बैक्टीरियलोफेग M13 कई प्राथमिक ज्यामितीय आकृतियों - त्रिकोण, तारों, आयतों और मुस्कुराहट से बनाने में कामयाब रहे।

आइए हम संक्षेप में याद करते हैं कि डीएनए-ओरिगामी तकनीक संपूरकता के सिद्धांत पर आधारित है, जो दोहरे-स्ट्रैंड डीएनए की संरचना का वर्णन करती है। इस तरह के बायोमोलेक्यूल्स लंबे स्ट्रैंड होते हैं जिन पर चार प्रकार के "बीड्स", नाइट्रोजनस बेस - ग्वानिन, एडेनिन, साइटोसिन और थाइमिन होते हैं। डबल हेलिक्स में, एडेनिन के विपरीत, केवल थाइमिन स्थित हो सकता है, और गुआनिन के विपरीत, केवल साइटोसिन, आदि।

एकल-फंसे डीएनए अणु में ठिकानों के स्थान के बारे में जानकारी होने पर, इसके लिए छोटी "क्लिप" के सेट का चयन करना संभव है, जिससे श्रृंखला को वांछित आकार में कॉम्पैक्ट रूप से मोड़ने के लिए मजबूर किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक फ्लैट शीट में। जैसा कि पॉल रोटमंड ने कहा है, इस तरह के "क्लिप" के विकास और संश्लेषण में लगभग दो सप्ताह लगते हैं, और ओरिगेमी बनाने की प्रक्रिया के बारे में कई घंटे लगते हैं क्योंकि घटकों को एक समाधान में मिलाया जाता है।

वांछित "परिदृश्य" के अनुसार गठित डीएनए एक प्लेटफॉर्म के रूप में कार्य कर सकता है जिसमें सभी प्रकार के नैनोमीटर-स्केल घटकों को एकीकृत किया जा सकता है, जिसमें फ्लोरोसेंट पदार्थ अणु और कार्बन नैनोट्यूब से लेकर मिनी-कैप्सूल तक ड्रग्स और सूक्ष्म जैव रसायन के तत्व होते हैं। उसी समय, निर्धारित लक्ष्यों को प्राप्त करने और आशाजनक काम करने योग्य नैनोडेविसेस बनाने के लिए, डीएनए पर आधारित एक एकल आधार की उपस्थिति पर्याप्त नहीं है।

2009 में, पॉल रोथमंड और आईबीएम रिसर्च के विशेषज्ञों की एक टीम ने इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी पद्धति का उपयोग करते हुए, पहले वर्णित और बाद में कार्यान्वित किया, एक दिए गए क्रम में डीएनए अणुओं की अल्ट्रासेप्स प्लेसमेंट की तकनीक। अब तक के सभी बाद के वर्षों में, कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में बायोइन्जिनियरिंग विभाग के प्रोफेसरों अश्विन गोपीनाथ के नेतृत्व में कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के सहयोगियों के साथ रोटमंड ने विकास को पूरा किया है और इसके परिणामस्वरूप, लगभग किसी भी जटिल आकार की सतहों पर डीएनए अणुओं का सटीक पता लगाने का एक तरीका प्रस्तावित किया गया है। एक अर्धचालक चिप की सतह सहित। प्रस्तावित तकनीक का उपयोग करके क्या प्रभाव प्राप्त किया जा सकता है, इसका एक उदाहरण वैज्ञानिकों द्वारा बनाई गई वान गाग द्वारा तारों से रात का लघु प्रजनन है।रोथमुंड और उनके सहयोगियों ने ओरिगेमी डीएनए तकनीक का उपयोग विशेष रूप से फॉस्फर अणुओं को दो-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल की सतह पर संलग्न करने के लिए किया था। क्रिस्टल ही एक सुव्यवस्थित संरचना है जो एक छत्ते से मिलता जुलता है। और इसके निर्माण के लिए, वैज्ञानिकों ने एक इलेक्ट्रॉन बीम का उपयोग करके सतह को खोदने की विधि का उपयोग किया।

पॉल रोटमंड बताते हैं, "हमने जो आणविक" बल्ब "स्क्रू करने के लिए माइक्रोस्कोपिक कारतूसों में डीएनए ओरिगामी का उपयोग कर सकते हैं, उनकी तुलना की जा सकती है," इस मामले में, अणुओं की सापेक्ष स्थिति और उनके और प्रकाश स्रोतों के बीच की दूरी को समायोजित करके, हम करने में सक्षम थे। आवश्यक सीमा के भीतर प्रत्येक ऐसे "बल्ब" की चमक को बदलने में सक्षम होना। हमारे द्वारा बनाया गया प्रजनन 65 536 पिक्सेल के मैट्रिक्स से अधिक नहीं है, जिसमें 256 का आकार 256 के साथ विभिन्न चमक के साथ है ”। 20 एनएम के एक कदम के साथ मैट्रिक्स में डीएनए की ओरिगामी को स्थानांतरित करके, शोधकर्ता एक शतरंज के बोर्ड के सदृश एक पैटर्न प्राप्त करने में सक्षम थे, जिसमें "ठंड" और "गर्म" स्पॉट में आणविक "बल्ब" की चमक की तीव्रता के विभिन्न स्तरों के खंड थे।


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गोपीनाथ कहते हैं, "नैनोस्केल लाइट उत्सर्जकों के निर्माण से जुड़े पिछले सभी कामों ने डिवाइस कंट्रोल सर्किट्री को पुन: पेश करने की अत्यधिक जटिलता के कारण केवल कुछ ही काम कर रहे" लैंप "को रखना संभव बना दिया, जो गोपीनाथ कहते हैं। नई तकनीक आपको शून्य से सात ओरिगामी डीएनए तक सेट करने की अनुमति देती है, जो प्रतिबंध के बिना प्रत्येक दीपक की चमक को डिजिटल रूप से नियंत्रित करना संभव बनाता है।


_{गुहाओं में ओरिगामी एडेप्टर का स्थान। रंग प्रजनन और तारों से रात पर परीक्षण प्रयोग। अश्विन गोपीनाथ एट अल। / प्रकृति, 2016}

समस्या यह है, वैज्ञानिक ने समझाया, कि लगभग 45 सेकंड के लिए सब्सट्रेट "लाइव" पर उनके पुनर्वितरण के बाद फ्लोरोसेंट अणु। उसके बाद, वे ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और बाहर जला देते हैं। इस प्रक्रिया में, वे लाल रंग के कई रंगों में प्रकाश का उत्सर्जन करना शुरू करते हैं, लेकिन एक शुद्ध रंग में नहीं। प्राप्त परिणामों ने शोधकर्ताओं को इस समस्या के समाधान के लिए खोज करने के लिए प्रेरित किया, जिसके उन्मूलन, उनकी राय में, नैनोस्केल क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम में उपयोग की जाने वाली प्रौद्योगिकियों तक नवीनतम होनहार प्रौद्योगिकियों को लागू करना संभव होगा।

_{स्रोत
प्रकृति}

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Source: https://habr.com/ru/post/hi396227/