忘記3D打印-DNA和水現在建造組裝自己的小型機器

“我們可以建立從自主納米圓形的複雜的3D組織。”幫派說，哥倫比亞工程化學工程，物理學和應用材料領導者的Gang，哥倫比亞工程領導力和領導力的布魯克黑文。 “

Gang說：“取決於3D納米材料的設計，對於許多新興應用，神經形態計算的輕度操縱以及生物分子支架的催化材料至關重要。”

兩篇論文於7月9日發行 自然材料 在4月11日，幫派及其同事通過自組裝描述了一種新方法，通過3D納米級結構使用3D納米結構，並為其他人提供設計算法。

所有這些都是基於生物分子建築物的基本塊：DNA。

停止鍋中的新材料

就小型微電子量表製造而言，通常的方法基於下拉策略。普通方法是Photolitogue，它使用清晰且複雜的蝕刻電路。但是，主要的光刻技術正在與復雜的三維結構中掙扎，並且附加製造（稱為3D打印）仍然無法在納米卡爾的特徵上脫穎而出。在工作流程方面，兩種方法在該系列中分別製造了每個功能。這是構建3D對象的緩慢過程。

生物系統引人入勝，幫派通過自組裝的過程來構建3D材料和設備，該過程指導的是底部DNA的更多。他已經與其他科學家合作建立了方法，例如需要工作的非常小的電子設備。

兩個月前，明尼蘇達州的原型布魯克黑文國家實驗室中心亞倫·米歇爾森（Aaron Michelson）對米克梅索塔大學（University of Mikmessota University）的微芯片感興趣。傳感器構建了DNA腳手架以在芯片中生長，然後覆蓋光敏材料。

該設備是眾多設備。在他們的最後一篇論文中 自然材料幫派和他的團隊建立了反向設計策略，以在納米級DNA組件和納米顆粒中創建所需的3D結構。該研究為材料設計材料提供了其他“ DNA摺紙”：構成二維層的單維鍊和類似晶體的結構；模仿太陽能電池板中常見的材料；另一個在螺旋骨上旋轉的晶體；而且，對於合作者Nanfang Yu，哥倫比亞工程應用物理學教授，創建了一台光學計算機，該計算機將以某種方式以某種方式反映光線。

哥倫比亞和布魯克黑文的國家實驗室，使用先進的表徵技術，例如基於同步子的X射線散射和電子顯微鏡方法，揭示了旨在改善結構並增強結構忠誠度的考慮因素。這些特殊結構中的每一個都在水井中的幫派實驗室組裝。與計劃在3D製造時間和成本計劃的傳統時間相比，該材料形成是平行的，因為組件在組裝過程中相遇。由於組裝在水中進行，因此製造過程也對環境友好。

Gangs說：“這是一個適用於許多具有許多差異的材料的平台：生物學，光學，電氣，磁性。”最終結果取決於設計。

DNA設計很容易

預測的DNA折疊只能以四個核酸為特殊組合匹配。如果您想要數百萬件數百萬件，您將如何創建正確的初始序列？

該團伙及其同事通過反向結構設計方法解決了這一挑戰。 Gang說：“如果我們知道要創建的功能的大型結構，我們可以將其分解為較小的組件，並使用必要的結構，鏈接和功能來創建構造塊，以完成我們所需的結構。”

構造塊是DNA鏈，使八個機械形式的八邊畫布形成了八種強大的形式，將幫派稱為Voxels。可以使用DNA編碼在特定的重複圖案中鏈接3D圖案的DNA編碼進行大量設計，類似於拼圖拼圖的複雜圖像。重複的基序還平行組裝，以創建一個在目標層次中組織的結構。 Sanat Kumar，Michael Bykhovsky和Charo Gonzalez-Bykhovsky哥倫比亞化學工程的合作者提供了一項計算，以驗證反向設計的視圖。

為了實現反向設計策略，研究人員需要代表“拼圖拼圖”，以完成您想要的結構“拼圖拼圖”。傑森·卡恩（Jason Kahn）說：“您可以想到壓縮文件。為了製造最有效的DNA自組裝。”該算法的結構編碼組件或摩西的重複圖與納米級CAD軟件一樣，增加了該團伙。 “什麼會告訴您什麼DNA Voxel將使用3D層次分類的3D分類。”

從那裡開始，您可以在DNA的體素中添加許多類型的矮載荷，具有特殊屬性的特殊結構。例如，金納米顆粒嵌入了提供獨特的光學特性中，正如尤倫的實驗中所證明的那樣。但是，如前所述，可以將非有機納米塑料和生物衍生物整合到這些DNA腳手架中。設備組裝後，該組也被“礦化”。腳手架用二氧化矽覆蓋，然後分解以使DNA變熱以使原始的腳手架成為一種強烈的非有機形式。

幫派繼續與Kumar和Yu合作，發現將允許工程和組裝的設計原則，包括更複雜的設計，包括打算模仿複雜人體連接性的3D電路。

“我們可以設置一個3D納米製造平台。” Gang說，我們在納米卡舞中看到了“下一代3D打印”，但現在它使我們能夠建立基於DNA的平行製造自組裝。 ”