Tweaked Dna-Fragmenter Kunne Blive Små Elektriske "On" -Kontakter

{h1}

Modificeret dna kan bruges som en molekylærkontakt, der kunne danne byggestenene af små elektriske enheder.

Teensy "levende" kredsløb baseret på DNA kunne føre til nye måder for forskere at se inde i celler og endda se kemiske reaktioner som fotosyntese. Men for at skabe sådanne DNA-enheder skal der være en måde at køre elektricitet gennem dem. Indtil nu har det været en begrænsende faktor.

Men nu har forskere vendt små fragmenter af DNA til molekylære "on" -knapper, som får strømmen i minimale skala. Molekylomskifterne virker i en skala 1.000 gange mindre end en hårstreng, hvilket betyder, at de kunne bruges til at skabe små, billige molekylære enheder, rapporterer forskerne i en ny undersøgelse.

Hemmeligheden med at skabe disse biologiske elektriske omskiftere var at tilpasse de bogstaver, der udgør den genetiske kode.

"Ladningstransport er mulig i DNA, men for en nyttig enhed vil man være i stand til at slå ladetransporten til og fra," siger Nongjian Tao, en forsker ved The Biodesign Institute ved Arizona State University. "Vi opnåede dette mål ved kemisk modificering af DNA." [Top 10 opfindelser, der ændrede verden]

Biologiske kredsløb

Ideen om at skabe små maskiner fra livets byggesten er ikke nyt. Forskere har kigget på DNA som mere end et middel til at lagre instruktionerne til opbygning og vedligeholdelse af livet. Nogle forskere har manipuleret DNA for at fungere som en harddisk; For eksempel har forskere oplagret hele værket af Shakespeare i den genetiske kode. Andre forskere har forsøgt at omdanne DNA til små computere. Og noget arbejde har vist, at det er muligt at tillade elektricitet at strømme gennem DNA. Nøglen til at bruge DNA til elektriske apparater er imidlertid evnen til at tænde og slukke for el.

For at nå dette mål så Tao og kolleger på anthraquinoner, naturligt forekommende forbindelser bestående af carbon-, ilt- og hydrogenmolekyler, der er arrangeret i tre ringstrukturer. Anthraquinoner har to nøgleegenskaber. For det første kan de glides mellem de A, G, T og C basepar, der udgør DNA-bogstaverne. For det andet kan de brænde de såkaldte redoxreaktioner eller reduktionsoxideringsreaktioner, hvor nogle molekyler får elektroner, mens andre taber dem. Denne elektronoverførsel tillader kroppen at konvertere energi, der er lagret i kemiske bindinger, til de elektriske impulser, der kører gennem hjernen, hjertet og andre celler.

Forskere har modificeret DNA for at omdanne det til en lille molekylærkontakt. Teknikken glider en organisk struktur kendt som anthraquinon i mellem A, G, C, T bogstaverne, der udgør DNA-byggestenene. Antrhaquinon gør det modificerede DNA enten adfærd eller blokere elektrisk strøm afhængig af antallet af elektroner, den har bundet.

Forskere har modificeret DNA for at omdanne det til en lille molekylærkontakt. Teknikken glider en organisk struktur kendt som anthraquinon i mellem A, G, C, T bogstaverne, der udgør DNA-byggestenene. Antrhaquinon gør det modificerede DNA enten adfærd eller blokere elektrisk strøm afhængig af antallet af elektroner, den har bundet.

Kredit: ASU

Efter at forskerne indsatte antrakinoner mellem DNA-bogstaverne, skabte en DNA-switch, de målte den modificerede DNA-elektriske konduktans. For at gøre dette placerede de DNA-omskifteren inde i et scanningstunnelingsmikroskop, og gentagne gange nudged DNA'et med elektrodets spids af mikroskopet.

De fandt ud af, at det var muligt at reversibelt skifte DNA'et til enten "on" eller "off" tilstanden, afhængigt af om antrakinongruppen havde det højest mulige antal elektroner eller det laveste, rapporterede forskerne mandag den 20. februar i tidsskriftet Nature Communications. Derefter oprettede holdet et 3D-kort over, hvorledes elektrisk ledning varierede med tilstanden af ​​antraquinonmolekylerne.

Det modificerede DNA kunne bruges til at skabe nanoskala elektriske enheder.

"Vi kan også tilpasse det modificerede DNA som en probe til måling af reaktioner på enkeltmolekyleniveau. Dette giver en unik måde at studere vigtige reaktioner på, der er involveret i sygdom eller fotosyntesereaktioner for nye vedvarende energiformer," siger Tao. "Vi er særligt glade for, at det konstruerede DNA giver et godt værktøj til at undersøge redox-reaktionskinetik og termodynamik [på] enkeltmolekyleniveauet."

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