Brauchen Sie stärkere Strukturen? Kein Problem! Zur Erhöhung der Stabilität können die Skulpturen mit zusätzlichen Schichten verstärkt werden.
Eine Vielzahl von Formen
Das Ergebnis ist ein Programm, das eine breite erstellen kann Vielzahl von Formen: Zapfen, Kürbisse und Kleeblattformen. Vor allem ist DNAxiS das erste derartige Softwaretool, mit dem Benutzer diese Arten von Formen automatisch entwerfen können, indem Algorithmen verwendet werden, um zu bestimmen, wo die kurzen DNA-„Klammern“ platziert werden müssen, um die längeren DNA-Ringe zusammenzufügen und die Formen an Ort und Stelle zu halten.
„Wenn es zu wenige sind oder wenn sie an der falschen Position sind, bildet sich die Struktur nicht richtig“, erklärte Fu. „Vor unserer Software, der Krümmung der Formen machte dies zu einem besonders schwierigen Problem.“
Obwohl die praktische Anwendung der neuartigen Software im Labor oder in der Klinik noch Jahre entfernt sein wird, sagte Reif: „Es ist ein großer Schritt nach vorne in Bezug auf das automatisierte Design neuartiger dreidimensionaler Strukturen.“
Das Papier wurde veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaftliche Fortschritte.
Zusammenfassung der Studie:
Die Verbesserung der Präzision und Funktion der Verkapselung dreidimensionaler (3D) DNA-Nanostrukturen über gekrümmte Geometrien könnte transformative Auswirkungen auf Bereiche wie molekularen Transport, Arzneimittelabgabe und Nanofabrikation haben. Das Hinzufügen einer nicht gerasterten Krümmung erhöht jedoch die Designkomplexität ohne algorithmische Regelmäßigkeit, und diese Herausforderungen haben die Ad-hoc-Entwicklung und Verwendung von zuvor unbekannten Formen eingeschränkt. In dieser Arbeit entwickeln und automatisieren wir die Anwendung einer Reihe bisher unbekannter Designprinzipien, die jetzt ein mehrschichtiges Design für geschlossene und gekrümmte DNA-Nanostrukturen umfassen, um frühere Hindernisse in Bezug auf Formauswahl, Ausbeute, mechanische Steifigkeit und Zugänglichkeit zu überwinden. Wir entwerfen, analysieren und demonstrieren experimentell eine Reihe verschiedener gekrümmter 3D-Nanoarchitekturen, die planare Asymmetrie zeigen und partielle Mehrschichtdesigns untersuchen. Unser automatisiertes Designtool implementiert eine kombinierte algorithmische und numerische Annäherungsstrategie für das Gerüstrouting und die Crossover-Platzierung, die breitere Anwendungen des allgemeinen DNA-Nanostrukturdesigns für nicht regelmäßige oder schräge Formen ermöglichen kann.