Tänk dig att ta DNA -delar - materialet i våra celler som avgör hur vi ser ut och fungerar - och använd det för att bygga små strukturer som kan leverera läkemedel till mål i kroppen eller ta elektronisk miniatyrisering till en helt ny nivå.
Även om det fortfarande låter som science fiction för de flesta av oss, forskare har samlat ihop och experimenterat med DNA -strukturer i decennier. Och, under de senaste åren, arbete av forskare som McGill University kemiprofessor Hanadi Sleiman har flyttat användningen av konstgjorda DNA-strukturer närmare en mängd olika verkliga tillämpningar.
Men när dessa applikationer fortsätter att utvecklas, de kräver allt större och komplexa DNA -strängar. Det har ställt till ett problem, eftersom de automatiserade systemen som används för att tillverka syntetiskt DNA inte kan producera trådar som innehåller mer än cirka 100 baser (kemikalierna som länkar samman för att bilda trådarna). Det kan ta hundratals av dessa korta strängar att montera nanorör för applikationer som smarta läkemedelsleveranssystem.
En mer ekonomisk metod
I ny forskning publicerad 5 maj i Naturkommunikation , dock, Sleimans team på McGill rapporterar att det har tagit fram en teknik för att skapa mycket längre DNA -delar, inklusive specialdesignade sekvensmönster. Vad mer, detta tillvägagångssätt producerar också stora mängder av dessa längre strängar på bara några timmar, gör processen potentiellt mer ekonomisk och kommersiellt livskraftig än befintliga tekniker.
Den nya metoden innebär att man sammanfogar små trådar efter varandra, så att de fäster i en längre DNA -sträng med hjälp av ett enzym som kallas ligas. Ett andra enzym, polymeras, används sedan för att generera många kopior av den långa DNA -strängen, ger större volymer av materialet. Polymerasprocessen har den extra fördelen att korrigera eventuella fel som kan ha införts i sekvensen, förstärker endast rätt sekvens, produkt i full längd.
Designer DNA -material
Teamet använde dessa trådar som en byggnadsställning för att göra DNA -nanorör, visar att tekniken gör att rörens längd och funktioner kan programmeras exakt. "I slutet, det vi får är långt, syntetisk DNA -sträng med exakt den sekvens av baser som vi vill ha, och med exakt så många repetitionsenheter som vi vill, "förklarar Sleiman, som var medförfattare till studien med Graham Hamblin, som nyligen avslutade sin doktorsexamen, och doktorand Janane Rahbani.
"Detta arbete öppnar dörren mot en ny designstrategi inom DNA -nanoteknik, "Säger Sleiman." Detta kan ge tillgång till designer -DNA -material som är ekonomiska och kan konkurrera med billigare, men mindre mångsidig teknik. I framtiden, användningsområden kan sträcka sig från anpassad gen- och proteinsyntes, till applikationer inom nanoelektronik, nano-optik, och medicin, inklusive diagnos och terapi. "
