3D-Trykmolekyler Kan Afsløre Nye Indblik

{h1}

3d-udskrivning hjælper med at visualisere strukturen af ​​komplekse molekyler ved at afsløre, hvordan proteiner folder og hvordan molekyler passerer gennem små tunneler.

Med alt fra violiner til rifler lavet på 3D-printere, ser det ud til at enhederne har taget forestillingen om DIY til et helt andet niveau.

Nu giver 3D-trykning videnskabsmænd mulighed for at få indsigt i nogle af de mindste bestanddele i universet: biologiske molekyler.

Selvom forskere har brugt computermodeller til at visualisere den origami-lignende proces af proteinfoldning i årevis, "er oplevelsen selv meget forskellig mellem at se på noget på en fladskærm og faktisk holde en genstand og manipulere et objekt i dine hænder", sagde Arthur Olson, en molekylærbiolog ved Molecular Graphics Laboratory ved Scripps Research Institute i La Jolla, Californien. [10 mærkeligste ting lavet af 3D-udskrivning]

Dette kunne en dag hjælpe forskere med at designe nye lægemidler, der mere præcist målretter pletter på virusmolekyler eller endda fremstiller kunstige proteinsensorer.

3d udskrivning

3D-trykning er blevet utroligt nyttigt inden for flere områder inden for medicinsk videnskab: 3D-trykte hjerter, lever og kranier er allerede i brug for at hjælpe læger med at planlægge operationer og kan endda redde liv. Teknologien er også blevet brugt til at udskrive syntetiske ører, blodkar og ark med hjertemuskel, der virkelig slår.

Men trykningsteknikken hjælper også forskere i grundvidenskaben.

Olson bruger de 3D-udskrevne modeller til at forstå, hvordan hiv, virusen der forårsager aids, fungerer. Han deler sine modeller med andre forskere gennem National Institutes of Healths 3D Print Exchange, et program, der giver forskere mulighed for at dele instruktioner til trykning af molekyler, organer og andre objekter.

Proteiner indeholder ofte tusindvis af atomer. Det kan gøre det svært at se, hvordan proteiner foldes op, eller hvordan de myriade kræfter mellem individuelle molekyler interagerer, sagde Olson.

Med 2D-computervisualiseringer er der begrænsninger, der gør dem vanskelige at fortolke. For eksempel når forskere forsøger at flytte molekyler rundt i computersimuleringer, går de ofte gennem hinanden, hvilket ikke ville ske i den fysiske verden, sagde Olson.

Med en 3D-model er der ingen måde for to faste molekyler at gå gennem hinanden, sagde han.

Udskrivningsmetoden afslører også nye indsigter, når to molekyler interagerer. For eksempel har mange proteiner lange, buede tunneller i dem, gennem hvilke molekyler passerer. Fastsættelse af tunnelens længde og bredde kan være meget vanskelig på computerskærmen, fordi der ikke er nogen måde at se hele vejen igennem fra en enkelt visning. Men målingens længde er meget let i 3D-trykte modeller, siger Olson.

"Alt du skal gøre er at tage streng, skubbe den gennem tunnelen, markere enderne, strække den ud, og du ved, hvor lang tid tunnelen er," fortalte Olson WordsSideKick.com.

Fremtidige molekyler

3D-udskrivning kunne også bruges til at designe helt kunstige molekyler. Proteiner er meget gode til at påvise molekyler, såsom små koncentrationer af en gift eller eksplosivstoffer i en metro, men proteiner gør det ikke godt i varme, kolde, tørre eller andre ekstreme forhold, siger Ron Zuckerman, en nanobioscientist ved Molecular Foundry at Berkeley Lab i Californien.

Så Zuckerman udvikler syntetiske molekyler kaldet "peptoider." Disse molekyler ville have følsomheden af ​​proteiner, men kunne være fremstillet af stærkere og mere robuste syntetiske aminosyrer.

Hans team begyndte at bruge 3D-udskrivning, fordi det giver forskere en mere intuitiv måde at forstå, hvordan fleksible proteiner er, hvilket gør det lettere at forstå, hvordan de folder. De attraktive og afstødende kræfter mellem molekyler kan modelleres med små magneter på modellerne, og materialer med forskellig fleksibilitet kan efterligne bendigheden af ​​forskellige proteinstrukturer.

Zuckerman bruger i øjeblikket trykte modeller af ægte proteiner, som han kalder "peppytider" til uddannelsesmæssige formål, og viser, hvordan strukturer, der er fælles for mange proteiner, såsom den telefonkabelformede struktur kaldet en alfa-helix, dukker op.

Når eleverne begynder med en 3D-model, kan jeg give dig denne diskette som en halskæde, der bare vinkler, og du kan faktisk folde den, fortæller Zuckerman til WordsSideKick.com. "Pludselig begynder de spiralformede foldes at blive stabile, fordi alle magneterne står op."

Følg Tia Ghose på Twitter og Google+. Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook og Google+. Oprindeligt udgivet på WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com