工程师与酶建立DNA“Nanotowers”工具

杜克大学的工程师们增加了一个建筑工具bio-nanofabrication工具箱。使用酶TdTase,工程师可以垂直扩展短DNA链连接到纳米级黄金板块。

”这个过程就像堆积积木塔,是一个重要的一步创建功能纳米结构的生物材料,“Ashutosh齐库提说,生物医学工程副教授杜克大学普拉特工程学院的。

前缀nano意味着十亿,指的是这种结构的billionth-of-a-meter规模。

去年,齐库提和他的团队展示了一个enzyme-driven过程“雕刻”纳米波谷的DNA链。

通过这种技术结合的新方法添加垂直长度的DNA链,他们现在可以创建与三维地形表面。

“bio-nanotechnological工具和制造的发展策略,为本文所演示的,最终将允许自动化的分子生物学的研究规模和将推动我们的发现和定义生命的基本分子机制的理解,“Stefan Zauscher说,机械工程和材料科学的助理教授。

这项研究发表在9月27日,2005,将发表在打印美国化学学会杂志》(江淮)。

“与半导体制造相比,bio-nanomanufacturing在石器时代。很少有工具来处理生物积木,适用于水、生物分子的自然环境,”齐库提说。

”和毫无意义盲目复制半导体行业,因为他们的技术不使用水性材料,”他说。

“所以公爵正在创建的工具将bio-manufacturing可能在工业规模。”

森林的团队开始"的短链DNA覆盖金的纳米级补丁,平版画到硅衬底。

研究人员然后淹没底物在溶液中包含TdTase末端转移酶的酶,钴催化剂和分子构建模块,称为核苷酸的DNA链。

超过一个小时,TdTase酶抓住自由浮动的核苷酸和构建纳米级“塔”在水面上每个DNA链通过扩展,增加它的高度重视。

此外,流程可以在室温下工作在一个孵化器,保持湿度,齐库提说。

“使用水性生物材料需要湿度环境中,但它是一个工业+这表面聚合可以在室温下工作。不需要特殊的加热或冷却,”他说。

“这个过程就像一个表面聚合反应在高分子化学,有一个重要的区别是它它使用生物材料和保持酶的催化,“Zauscher补充道。

“开发工具利用生物反应在分子尺度打开一个全新的材料合成领域。”

生物学家已经知道TdTase酶几十年来,但只有被用于一些分子生物学专业任务,齐库提说。他的团队这种酶很感兴趣,因为它不只是复制DNA,它构建DNA。

“生物学家称之为TdTase酶滥交,因为它只是构建和构建使用任何可用,“齐库提说。

“我们现在认识到生物工程酶为我们提供了极好的灵活性。我们可以使用它与任何我们需要的DNA序列。”

杜克团队认为酶作为bio-nanomanufacturing工具的丰富来源。“酶是人体的生产工厂,所以复制大自然的工具和几乎以相同的方式使用它们,”齐库提说。

“我们正试图让尽可能多的不同的酶在生物制造的问题。”

“新制造策略允许的控制的结构和组成DNA纳米结构,这一前景为bionanofabrication提供了有趣的可能性,因为它允许将特定的分子适配器沿垂直方向编码的DNA链,“Zauscher说。

齐库提说bio-nanofabrication接下来的一步是创建一个小吊车去接,在精确的位置移动,并将生物分子DNA三维表面。

“当我们可以将分子在正确的配置,我们可以让他们的功能。在这一点上,我们可以设计和创建完成某事的生物机器,”他说。

齐库提Zauscher和杜克大学生物中心的一部分材料和材料系统(CBIMMS)的启发,一个跨学科的研究机构,致力于工程解决问题使用“设计答案”在自然界中发现。