Inom det framväxande området syntetisk biologi, ingenjörer använder biologiska byggstenar, som DNA-bitar, att konstruera nya teknologier. En av de viktigaste utmaningarna på området är att hitta ett sätt att snabbt och ekonomiskt syntetisera de önskade DNA-strängarna. Nu har forskare från Duke University tillverkat ett återanvändbart DNA-chip som kan hjälpa till att lösa detta problem genom att fungera som en mall från vilken flera partier av DNA-byggstenar kan fotokopieras. Forskarna har använt enheten för att skapa DNA-strängar som de sedan vek till unika strukturer i nanoskala. De kommer att presentera sina resultat på AVS Symposium, hålls 30 oktober – 4 november, i Nashville, Tennessee.
Många olika metoder för DNA-syntes har utvecklats, men varje metod har sina nackdelar. Bulk DNA-syntes, som använder separata kolumner för att hysa reaktionerna, kan producera stora mängder material, men är kostsamt och begränsat i antalet olika DNA-sekvenser den kan skapa. Hertigforskarna, däremot använde ett bläckstråleskrivarhuvud för att deponera små droppar av kemikalier ovanpå ett plastchip, gradvis konstruera DNA-strängar av blandad längd och sammansättning på ytan. Teamet använde sedan en biologisk fotokopieringsprocess för att skörda DNA från chipet. Till forskarnas förvåning, de fann att de kunde återanvända chipet för att skörda flera DNA-satser. "Vi upptäckte att vi hade ett "odödligt" DNA-chip i våra händer, " säger Ishtiaq Saaem, en biomedicinsk ingenjörsforskare vid Duke och medlem av teamet. "Väsentligen, vi kunde göra den biologiska kopieringsprocessen för att frigöra material från chippet tiotals gånger. Processen verkar fungera även med ett chip som vi gjort, Begagnade, lagras i -20C ett tag, och tog fram och använd igen."
Efter att ha släppt DNA från chipet, teamet "kokade" det tillsammans med en bit lång virus-DNA. "I matlagningsprocessen, det virala DNA:t häftas till en önskad form av det mindre chip-härledda DNA:t, " förklarar Saaem. Ett av teamets första exempel på DNA-origami var en rektangelform med en triangel fäst på ena sidan, som forskarna kallade ett "nanohus". Strukturen skulle kunna användas för att spatialt orientera organiska och oorganiska material, fungera som en ställning för läkemedelstillförsel, eller fungera som en linjal i nanoskala, säger Saaem.
Går framåt, teamet har för avsikt att producera större DNA-strukturer, samtidigt som de testar gränsen för hur ofta deras chip kan återanvändas. På kort sikt, forskningen har tillämpningar i rumslig positionering av biomolekyler, som proteiner, för forskningsändamål. Långsiktigt, det kan till och med förändra informationsteknologin:"Jag skulle inte bli förvånad om den här metoden används för att tillverka nästa generation av mikroprocessorer som kan driva Moores lag ännu längre, säger Saaem.
