科学家建造纳米级‘jigsaw’ puzzles made of RNA

在Bionanotechnology的前沿工作的科学家正在使用天然RNA或核糖核酸的组装和折叠原理,以在纳米级构建美观且潜在的有用的人造结构。可能的应用包括开发纳米电路,医疗植入物和改善的医学测试。

UC圣巴巴拉:

科学家建造纳米级‘jigsaw’ puzzles made of RNA

加州大学的科学家们在Bionanotechnology的前沿工作,正在使用天然RNA或核糖核酸的集装和折叠原则,以在纳米级构建美观和潜在的有用的人造结构。可能的应用包括开发纳米电路,医疗植入物和改善的医学测试。

本研究发表于12月17日的杂志,由大学(UCSB)和UCSB的成员和UCSB成员领导的助理教授Luc Jaeger领导’S的生物分子科学和工程计划,以及Arkadiusz Chworos,在Jaeger的博士后研究员’s lab.

”在我们的实验室中,我们将自己视为纳米建筑师” said Jaeger. ”我们正在使用自然教导我们关于RNA装配和折叠原则的课程以创建由纳米级建筑物制成的‘smart’ molecular ‘Lego-like’ bricks.”这种概念称为RNA构造,导致了具有有限尺寸和各种图案的RNA网格的合成。使用原子力显微镜,UCSB团队能够可视化由方形RNA单元制成的一些组件,形成美丽的图案和纳米网格。

Jaeger的一个目标之一’S集团是解决超分子化学中的巨大挑战:以分子水平达到物质排列的总控制。人工RNA分子系统基于‘smart’根据科学家们,RNA片可以以可预测的方式以可预测的方式自组装成任何可能的二维架构,该架构完全控制尺寸,形状和图案几何形状。

因此,每个部件的最终位置最终可以位于有限尺寸的网络晶格内。在人类规模的世界中,一个良好的并行将是不同碎片的拼图游戏,所有这些件都可以在没有直接人类干预的情况下精确自组装。

”这项任务对我们来说似乎令人生畏,但它不是自然,”解释了Jaeger。自然利用这些属性,使成千上万分子组合在生物体中。在三大生物聚合物中,RNA被认为是生命所在的最古老的一个。 RNA与Watson-Crick碱基配对的稳定性不同的DNA不同,并且它设计成用作单链分子。通过这种方式,RNA具有自组装蛋白的一些性质和功能。

DNA广泛用于产生人工几何物体。虽然比DNA更具化学不稳定,但RNA现在正在关注其具有高精度的分子组分的潜力。 RNA将RNA折叠成刚性结构基序的更丰富的宝宝形状,这可以是超分子工程的潜在模块,对科学家特别有吸引力。

本文的第一作者Chworos解释说,非周期性纳米栅极最终可能用作产生纳米,纳米电路和纳米晶体的起点,其中纳米技术和材料科学中的潜在应用。例如,基于RNA的材料可以提供充当脚手架的独特可能性,用于精确地对准量子点或有机聚合物。

Helen Hansma,UCSB的合理和兼职物理学教授表示,基础科学的这一进展最终可能导致使用RNA同学组件在医疗应用中,可用于帮助愈合或再生骨骼或其他身体部位。她还提出了小型化医疗测试的可能性,允许测试占用更少的空间并使用更少的化学品。

”像DNA一样,RNA现在进入纳米材料的领域,但许多技术挑战在这些应用的发展中等待着我们,” said Jaeger. ”我们的下一个任务是开发‘smart’RNA片将组装成敏感,自组装,三维材料。 ”

该研究由国家科学基金会和USCB的材料研究实验室赞助。



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