🍬 🖖🏾 🙏🏾 梵高的DNA折纸“星夜”已成真 🖕🏼 🕣 👇🏼

加州理工学院的研究人员提出了一种在新的有前途的技术水平上使用DNA功能的奇怪方法，他借助该技术复制了Vincent Van Gogh着名的画作“ Starry Night ”。您在单色图像上从下面看到的是10美分硬币的大小，是DNA分子折叠的结果，伴随着发光分子在严格定义的位置（即微型光学谐振器的“单元”）中重新定向。这组作者说，从长远来看，提出的控制DNA折叠过程的技术将允许创建功能齐全的纳米级生物计算机。

大约10年前，加利福尼亚理工学院的Paul Rothemund开发了DNA折纸技术，该技术可以使长的DNA分子传递任何预定的形状和特性。然后，科学家设法从噬菌体M13的环状DNA分子中产生了几种基本的几何形状-三角形，星形，矩形和微笑形。

让我们简要回顾一下，DNA折纸技术基于互补原理，该原理描述了双链DNA的结构。这种生物分子是长链，上面有四种类型的“珠”，含氮碱基-鸟嘌呤，腺嘌呤，胞嘧啶和胸腺嘧啶。在双螺旋中，与腺嘌呤相对，只能定位胸腺嘧啶，而与鸟嘌呤相对，只能定位胞嘧啶等。

有了有关单链DNA分子中碱基位置的信息，您可以为其选择短的“夹子”组，迫使其紧密折叠成所需的形状，例如折叠成平板。正如Paul Rothmund所指出的那样，这种“片段”的开发和合成大约需要两周时间，而将折纸混合到溶液中之后，折纸的创建过程大约需要数小时。

根据所需的“场景”形成的DNA可以充当一个平台，从荧光物质分子和碳纳米管到带有药物和微型生物计算机元件的微型胶囊，各种纳米级成分都可以整合到其中。同时，要实现既定目标并创建有希望的可行纳米器件，仅存在基于DNA的单一碱基是不够的。

2009年，Paul Rothmund和来自IBM Research的一组专家使用电子束光刻方法，首先描述了超分子技术，并随后以给定顺序实现了该技术，后来又实施了该技术。在随后的所有年中，直到现在，Rotmund与来自加州理工学院的同事，在加州理工学院生物工程学系教授Ashwin Gopinath的领导下，都完善了开发过程，因此能够提出一种方法，可以在几乎任何复杂形状的表面上准确定位DNA分子，包括半导体芯片的表面。使用所提出的技术可以达到的效果的一个例子是科学家梵高对《繁星之夜》的微型复制。Rothmund和他的同事使用折纸DNA技术将磷光体分子专门附着到二维光子晶体的表面。晶体本身是类似于蜂窝的有序结构。在制造过程中，科学家使用了一种利用电子束蚀刻表面的方法。

保罗·罗特蒙德（Paul Rotmund）解释说：“我们所创造的东西可以简单地比作使用DNA折纸将分子的“灯泡”拧入微观盒中，”在这种情况下，通过调整分子的相对位置以及它们与光源之间的距离，我们能够以便能够在所需的限制范围内更改每个“灯泡”的亮度。我们创建的复制品不过是65 536个像素的矩阵，大小为256 x 256，且亮度不同。通过以20 nm的步长将DNA折纸移动到矩阵中，研究人员能够获得类似于棋盘细胞的图案，在“冷”和“热”点上，分子“灯泡”的辉光强度不同。

_{- ( ). : ( ), . — , . Ashwin Gopinath et al. / Nature, 2016}

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Gopinath说：“以前所有与创建纳米级发光器有关的工作，都只能放置几个工作的“灯”，这是因为复制设备控制电路极其复杂，这在很大程度上取决于空腔中发射器的数量和位置。这项新技术允许您设置从零到七个折纸DNA，从而可以无限制地数字控制每个灯的亮度。

_{折纸适配器在型腔中的位置。测试色彩还原和《星夜》。 Ashwin Gopinath等。 /自然，2016年}

科学家解释说，问题在于荧光分子在底物上重新分布后“存活”了大约45秒。之后，它们与氧气发生反应并燃烧掉。在此过程中，它们开始以几种红色阴影发出光，但不会发出一种纯色。所获得的结果激发了研究人员寻找解决该问题的方法，他们认为消除该问题将有可能实施最新的有前途的技术，直至纳米级量子计算系统中使用的技术。

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梵高的DNA折纸“星夜”已成真

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