Tá ardán forbartha ag na heolaithe chun comhpháirteanna ábhar nana-mhéide, nó "nana-réada," de chineálacha an-éagsúla -- neamhorgánacha nó orgánacha -- a chur le chéile i struchtúir 3-T atá ag teastáil. Cé gur baineadh úsáid rathúil as féintionól (SA) chun nana-ábhair éagsúla a eagrú, bhí an próiseas thar a bheith sainiúil don chóras, ag giniúint struchtúir éagsúla bunaithe ar airíonna intreacha na n-ábhar. Mar a tuairiscíodh i bpáipéar a foilsíodh inniu i Nature Materials, is féidir a n-ardán nanofabrication DNA-ríomhchláraithe nua a chur i bhfeidhm chun éagsúlacht ábhar 3-T a eagrú ar na bealaí forordaithe céanna ag an nana-scála (billiúinithe méadar), áit a bhfuil uathúil optúil, ceimiceach. , agus airíonna eile chun cinn.
"Ceann de na príomhchúiseanna nach rogha teicníochta é SA le haghaidh feidhmchláir phraiticiúla ná nach féidir an próiseas SA céanna a chur i bhfeidhm thar raon leathan ábhar chun eagair ordaithe comhionann 3-D a chruthú ó nana-chomhpháirteanna éagsúla," a mhínigh an t-údar comhfhreagrach Oleg Gang. , ceannaire ar an nGrúpa Nana-Ábhair Bog agus Bith-Ábhair ag an Lárionad um Nana-Ábhair Fheidhmiúla (CFN) -- Áis Úsáideora Oifige Eolaíochta de chuid na Roinne Fuinnimh (DOE) SAM ag Saotharlann Náisiúnta Brookhaven -- agus ollamh le hInnealtóireacht Cheimiceach agus san Fhisic Fheidhmeach agus Eolaíocht Ábhar ag Innealtóireacht Columbia. "Anseo, dhíchúpláil muid an próiseas SA ó airíonna ábhar trí dhearadh frámaí DNA polyhedral dochta a fhéadann nana-rudaí neamhorgánacha nó orgánacha éagsúla a chuimsiú, lena n-áirítear miotail, leathsheoltóirí, agus fiú próitéiní agus einsímí."
Rinne na heolaithe innealtóireacht ar fhrámaí DNA sintéiseacha i gcruth ciúb, octahedron, agus teitrihéadrán. Taobh istigh de na frámaí tá "arm" DNA nach féidir ach le nana-réada a bhfuil an seicheamh DNA comhlántach acu ceangal leo. Is iad na voxels ábhar seo -- comhtháthú an fhráma DNA agus na nana-réada -- na bloic thógála ónar féidir struchtúir 3-T macroscála a dhéanamh. Ceanglaíonn na frámaí lena chéile is cuma cén cineál nana-réad atá istigh (nó nach bhfuil) de réir na seichimh chomhlántacha a bhfuil siad ionchódaithe leo ag a rinn. Ag brath ar a gcruth, tá líon éagsúil rinn ag frámaí agus mar sin cruthaíonn siad struchtúir go hiomlán difriúil. Glacann aon nana-rudaí a óstáiltear taobh istigh de na frámaí leis an struchtúr fráma sonrach sin.
Chun a gcur chuige cóimeála a léiriú, roghnaigh na heolaithe nanacháithníní miotalacha (ór) agus leathsheoltach (seiléiníd caidmiam) agus próitéin baictéarach (streptavidin) mar nana-ábhair neamhorgánacha agus orgánacha le cur laistigh de na frámaí DNA. Ar an gcéad dul síos, dheimhnigh siad sláine na bhfrámaí DNA agus foirmiú voxels ábhar trí íomháú le micreascóip leictreon ag Saoráid Mhicreascóip Leictreon CFN agus ag Institiúid Van Andel, a bhfuil sraith ionstraimí ann a fheidhmíonn ag teochtaí crióigineacha le haghaidh samplaí bitheolaíocha. Scrúdaigh siad ansin na struchtúir laitíse 3-T ag na línte Scaipthe Comhtháite Crua X-ghathaithe agus Ábhair Choimpléascacha den Fhoinse Solais Synchrotron Náisiúnta II (NSLS-II) - Áis Úsáideora Oifig Eolaíochta eile DOE ag Brookhaven Lab. Columbia Engineering Bykhovsky Ollamh le hInnealtóireacht Cheimiceach Sanat Kumar agus a ghrúpa rinne samhaltú ríomhaireachtúil a nochtadh go raibh na struchtúir laitíse a breathnaíodh go turgnamhach (bunaithe ar na patrúin scaipthe x-ghathaithe) na cinn is cobhsaí go teirmidinimiciúil d'fhéadfadh na voxels ábhar a fhoirmiú.
“Ceadaíonn na voxels ábhar seo dúinn tosú ar smaointe a dhíorthaítear ó adaimh (agus móilíní) agus na criostail a fhoirmíonn siad a úsáid, agus cuireann siad an t-eolas ollmhór agus an bunachar sonraí seo chuig córais spéise ag an nana-scála,” a mhínigh Kumar.
Thaispeáin mic léinn Gang ag Columbia ansin conas a d'fhéadfaí an t-ardán tionóil a úsáid chun eagrú dhá chineál éagsúla ábhar le feidhmeanna ceimiceacha agus optúla a thiomáint. I gcás amháin, chomhchruinnigh siad dhá einsím, ag cruthú eagair 3-T le dlús pacála ard. Cé gur fhan na heinsímí gan athrú go ceimiceach, léirigh siad thart ar cheathair méadú ar ghníomhaíocht einsímeach. D'fhéadfaí na "nanareactors" seo a úsáid chun imoibrithe cascáideacha a ionramháil agus chun ábhair atá gníomhach go ceimiceach a chumasú. Chun ábhar optúil a léiriú, mheasc siad dhá dhath dhifriúla poncanna chandamach -- nanocriostal beag bídeach a úsáidtear chun taispeántais teilifíse a dhéanamh a bhfuil sáithiúchán agus gile ard datha orthu. Thaispeáin íomhánna a gabhadh le micreascóp fluaraiseachta gur choinnigh an laitís fhoirmithe íonacht datha faoi theorainn díraonta (tonnfhad) an tsolais; d'fhéadfadh an réadmhaoin seo feabhsú suntasach réitigh a cheadú i dteicneolaíochtaí éagsúla taispeána agus cumarsáide optúla.
"Ní mór dúinn athmhachnamh a dhéanamh ar conas is féidir ábhair a fhoirmiú agus conas a fheidhmíonn siad," a dúirt Gang. "D'fhéadfadh sé nach mbeadh gá le hathdhearadh ábhair; d'fhéadfaí feabhas a chur ar a n-airíonna ach ábhair atá ann cheana a phacáistiú ar bhealaí nua. D'fhéadfadh ár n-ardán a bheith ina theicneolaíocht chumasúcháin 'níos faide ná déantúsaíocht priontála 3-T' chun ábhair a rialú ar scálaí i bhfad níos lú agus le héagsúlacht ábhar níos mó agus níos mó." cumadóireachtaí deartha. D'fhéadfaí nana-dhéantúsaíocht a réabhlóidiú trí úsáid a bhaint as an gcur chuige céanna chun laitísí 3-T a fhoirmiú ó nana-rudaí atá ag teastáil d'aicmí éagsúla ábhar, agus iad sin a mheasfaí a bheith neamh-chomhoiriúnach murach sin a chomhtháthú."
Ábhair curtha ar fáil ag an DOE/Saotharlann Náisiúnta Brookhaven. Nóta: Is féidir ábhar a chur in eagar de réir stíle agus faid.
Faigh an nuacht eolaíochta is déanaí le nuachtlitreacha ríomhphoist saor in aisce ScienceDaily, nuashonraithe go laethúil agus go seachtainiúil. Nó féach ar fhothaí nuachta nuashonraithe in aghaidh na huaire i do léitheoir RSS:
Inis dúinn cad a cheapann tú faoi ScienceDaily - fáiltímid roimh thuairimí dearfacha agus diúltacha. An bhfuil aon fhadhb ag baint úsáide as an suíomh? Ceisteanna?
Am postála: Eanáir-14-2020