Name: DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot Tasarımı (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-07-08T12:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 32 s
Description: Keşfedin DNA origami kullanarak CAD nano yazılımıyla biyo-duyarlı robot tasarlama yöntemini. Bu teknik, ilaç taşıma ve biyosensör uygulamaları için nanobot geliştirmeyi kolaylaştırır.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Yazarlar son derece değerli tartışmalar ve tavsiyeler ve yararlı tartışmalar ve iş için Bachelet laboratuvar tüm üyeleri için S. Douglas teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma Bar-Ilan Üniversitesi Nanoteknoloji ve kırılgan malzemelerin Yaşam Bilimleri ve Enstitüsü Fakültesi&#39;nden hibe tarafından desteklenmektedir.

<ol><li>Watson, J. D., Crick, F. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetical+implications+of+the+structure+of+deoxyribonucleic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid.</a> Nature. 171, 964-967 (1953).</li>
<li>Adleman, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+computation+of+solutions+to+combinatorial+problems%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Molecular computation of solutions to combinatorial problems.</a> Science. 266, 1021-1024 (1994).</li>
<li>Qian, L., Winfree, E., Bruck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+network+computation+with+DNA+strand+displacement+cascades%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neural network computation with DNA strand displacement cascades.</a> Nature. 475, 368-372 (2011).</li>
<li>Ellington, A. D., Szostak, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+selection+of+RNA+molecules+that+bind+specific+ligands%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands.</a> Nature. 346, 818-822 (1990).</li>
<li>Tang, Z., Parekh, P., Turner, P., Moyer, R. W., Tan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generating+aptamers+for+recognition+of+virus-infected+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chem%22%5BJournal%5D)">Generating aptamers for recognition of virus-infected cells.</a> Clin. Chem. 55, 813-822 (2009).</li>
<li>Baskerville, S., Bartel, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+ribozyme+that+ligates+RNA+to+protein%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">A ribozyme that ligates RNA to protein.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99, 9154-9159 (2002).</li>
<li>Bartel, D. P., Szostak, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isolation+of+new+ribozymes+from+a+large+pool+of+random+sequences+%5Bsee+comment%5D%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Isolation of new ribozymes from a large pool of random sequences [see comment].</a> Science. 261, 1411-1418 (1993).</li>
<li>Benenson, Y., Gil, B., Ben-Dor, U., Adar, R., Shapiro, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+autonomous+molecular+computer+for+logical+control+of+gene+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">An autonomous molecular computer for logical control of gene expression.</a> Nature. 429, 423-429 (2004).</li>
<li>Xie, Z., Wroblewska, L., Prochazka, L., Weiss, R., Benenson, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-input+RNAi-based+logic+circuit+for+identification+of+specific+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Multi-input RNAi-based logic circuit for identification of specific cancer cells.</a> Science. 333, 1307-1311 (2011).</li>
<li>Rothemund, P. W., Papadakis, N., Winfree, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algorithmic+self-assembly+of+DNA+Sierpinski+triangles%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Algorithmic self-assembly of DNA Sierpinski triangles.</a> PLoS Biol. 2, e424(2004).</li>
<li>Chen, J. H., Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+from+DNA+of+a+molecule+with+the+connectivity+of+a+cube%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Synthesis from DNA of a molecule with the connectivity of a cube.</a> Nature. 350, 631-633 (1991).</li>
<li>He, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchical+self-assembly+of+DNA+into+symmetric+supramolecular+polyhedra%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Hierarchical self-assembly of DNA into symmetric supramolecular polyhedra.</a> Nature. 452, 198-201 (2008).</li>
<li>Seeman, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nucleic+acid+junctions+and+lattices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Theor.+Biol%22%5BJournal%5D)">Nucleic acid junctions and lattices.</a> J. Theor. Biol. 99, 237-247 (1982).</li>
<li>Wei, B., Dai, M., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+shapes+self-assembled+from+single-stranded+DNA+tiles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Complex shapes self-assembled from single-stranded DNA tiles.</a> Nature. 485, 623-626 (2012).</li>
<li>Yin, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programming+DNA+tube+circumferences%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Programming DNA tube circumferences.</a> Science. 321, 824-826 (2008).</li>
<li>Rothemund, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+to+create+nanoscale+shapes+and+patterns%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns.</a> Nature. 440, 297-302 (2006).</li>
<li>Dietz, H., Douglas, S. M., Shih, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Folding+DNA+into+twisted+and+curved+nanoscale+shapes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Folding DNA into twisted and curved nanoscale shapes.</a> Science. 325, 725-730 (2009).</li>
<li>Douglas, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+of+DNA+into+nanoscale+three-dimensional+shapes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Self-assembly of DNA into nanoscale three-dimensional shapes.</a> Nature. 459, 414-418 (2009).</li>
<li>Douglas, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+3D+DNA-origami+shapes+with+caDNAno%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleic+Acids+Res%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno.</a> Nucleic Acids Res. 37, 5001-5006 (2009).</li>
<li>Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+logic-gated+nanorobot+for+targeted+transport+of+molecular+payloads%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads.</a> Science. 335, 831-834 (2012).</li>
<li>Castro, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+primer+to+scaffolded+DNA+origami%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">A primer to scaffolded DNA origami.</a> Nature Methods. 8, 221-229 (1038).</li>
<li>Ke, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multilayer+DNA+origami+packed+on+a+square+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Multilayer DNA origami packed on a square lattice.</a> Journal of the American Chemical Society. 131, 15903-15908 (2009).</li>
<li>Mallikaratchy, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+aptamers+evolved+from+cell-SELEX+to+engineer+a+molecular+delivery+platform%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun.+%28Camb%29%22%5BJournal%5D)">Using aptamers evolved from cell-SELEX to engineer a molecular delivery platform.</a> Chem. Commun. (Camb). , 3056-3058 (2009).</li>
<li>Hamad-Schifferli, K., Schwartz, J. J., Santos, A. T., Zhang, S., Jacobson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+electronic+control+of+DNA+hybridization+through+inductive+coupling+to+an+attached+metal+nanocrystal+antenna%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Remote electronic control of DNA hybridization through inductive coupling to an attached metal nanocrystal antenna.</a> Nature. 415, 152-155 (2002).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

DNA origami bize nano de keyfi özellikleri ile doğru tanımlanmış nesneleri imal sağlar. Önemli bir sonraki adım bu tasarımlar içine fonksiyonunun entegrasyonu olacaktır. Birçok uygulama ve zorlukları bu teknoloji ile ele alınabilir ise bu DNA doğal bir ortam temsil olarak, DNA origami gelen tedavi ve bilimsel robotlar imalatı özel bir ilgi vardır. DNA zaten bir genetik bilgi depolama ortamı olarak hücrelerde moleküler makine arayüzler. İlginç bir şekilde, bir nanorobot ya da başka bir makine içinde katlanmış DNA çıkışı ...

<table><tbody><tr><td>Autodesk Maya 2012</td><td>Autodesk</td><td></td><td>Öncelikle bir öğrenci/akademik hesap oluşturulmalıdır (<a href="http://cadnano.org" target="_blank">http://cadnano.org</a>)</td></tr><tr><td>caDNAno 2.0 (yazılım)</td><td>(Açık kaynak)</td><td></td><td>DNA origami yapılarının tasarımı için yazılım <a href="http://cadnano.org/" target="_blank">http:// cadnano.org</a></td></tr><tr><td>Cando (web sayfası)</td><td>(Açık kaynak)</td><td></td><td>DNA origami şekilleri simülatörünü çalıştıran web sayfası <a href="http://cando-dna-origami.org" target="_blank">http://cando-dna-origami.org</a></td></tr></tbody></table>

dna origami bir bio-duyarlı robot tasarımı

Designing a Bio-responsive Robot from DNA Origami

Nükleik asitler şaşırtıcı derecede çok yönlü. Biyolojik bilgi depolama ortamı için 1 olarak doğal rolüne ek olarak, paralel hesaplama 2,3 kullanılan edilebilir, biyolojik olarak tanımak ve moleküler ve hücresel hedefler 4,5 bağlama, kimyasal reaksiyonlar 6,7 katalizör ve hesaplanan yanıtı üretmek sistemi 8,9. Önemlisi, nükleik asitler bir istenen etkiyi uygulamak için önceden belirlenmiş bir yanıt biyolojik ipuçlarının algılama bağlayan tek bir robot tüm bu dikkat çeken özellikleri entegrasyonu sağlayan, 2 ve 3 boyutlu yapıları 10-12 içine kendini monte programlanabilir. Nükleik asitlerden oluşturma şekiller ilk Seeman 13 tarafından önerilen ve bu konu ile ilgili çeşitli varyasyonlar beri çeşitli teknikler 11,12,14,15 kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, en önemli olarak adlandırılan DNA origamisi Desteksiz, belki de Rothemund önerdiği biridir16. Bu teknikte, bir uzun (&gt; 7,000 bazlar) tek iplikli DNA &#39;iskele&#39; arasında katlama &#39;zımba&#39; olarak adlandırılan kısa tamamlayıcı kollarıdır, yüzlerce istenen şekil yöneliktir. Katlanır sıcaklık tavlama rampa tarafından yürütülmektedir. Bu teknik başarılı olağanüstü hassas ve sağlamlığı ile 2D şekiller çeşitli bir dizi oluşturulması gösterilmiştir. DNA origami sonra da 17,18 olarak 3D şekilde genişletildi. Mevcut kağıt Douglas ve arkadaşları tarafından geliştirilen caDNAno 2.0 yazılımı 19 üzerinde durulacak. caDNAno çok yönlü özellikleri ile 2 ve 3 boyutlu DNA origami şekillerin tasarım sağlayan sağlam, kullanıcı dostu bir CAD aracıdır. Tasarım süreci nispeten basit ve verimli hale, DNA yapıları için sistematik ve doğru soyutlama düzeni dayanır. Bu yazıda bir DNA origami na tasarımı göstermekson 20 tarif edilmiştir norobot. Bu robot bir görevi gerçekleştirmek için, harekete için algılama Bağlantıları anlamında &#39;robot&#39; dir. Biz çeşitli algılama düzenleri yapıya entegre edilebilir nasıl açıklamak, ve nasıl bu istenen etkiyi geçirilebilir. Son olarak şekil için mekanik özelliklerini taklit etmek için Cando 21&#39;i kullanır. Tartışmak kavramı birden fazla görevi ve ayarları adapte edilebilir.

<html> Şekil 1-25 tasarım süreci adım adım gösteren caDNAno 2.0 arayüzü ekran vardır. Şeklinin kesiti birinci iskele iplikçik parçaları ve bütün iskele yolu (Şekil 7) tamamlanması için otomatik ilave edildi ve ardından, (Şekil 3) vurgulanmıştır. Zımba teller otomatik olarak, (Şekil 12) eklenen kullanıcı tanımlı parametreleri (Şekil 14) göre kırık ve cihazın istenen fonksiyonu (Şekil 15-18) için zımba uyum elle düzenleneb...

DNA origami DNA moleküllerinin kendi kendini montaj programlayarak hassas nano nesneler imalatı için güçlü bir yöntemdir. Burada, DNA origami biyolojik ipuçları algılama ve şekli daha sonra istediğiniz bir etkisi geçirilen, kaydırarak cevap verebilen bir robot robot tasarımı için kullanılabilir açıklanmıştır.

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot Tasarımı

Nucleic acids are astonishingly versatile. In addition to their natural role as storage medium for biological information1, they can be utilized in ...

Bu prosedürün genel amacı, CAD nano yazılımını kullanarak DNA origamisinden robotik bir cihaz tasarlamaktır. Bu işlem, öncelikle CAD nano'nun kurulması ve robotun genel şeklini taslaklandırmak için kullanılmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım ise scaffold zincirinin yolunun tasarlanmasıdır.Ardından, stapler dizileri eklenir ve düzenlenir. Son adım ise faydalı yük, ekleme bölgeleri ve geçitler dahil olmak üzere kontrol özelliklerinin belirlenmesidir. Nihayetinde, montaj öncesinde sipariş edilmek üzere bir DNA parçaları listesi oluşturulur.Bu tekniğin temel avantajı, çeşitli uygulamalar için DNA origamisi nesnelerinin tasarımını basitleştirmesi ve standardize etmesidir. Prosedürü, laboratuvarımda DNA origamisi robotlarının dinamiği üzerine çalışan doktora sonrası araştırmacı Alad Bei gerçekleştirecektir. Bu prosedüre başlamak için CAD nano two ve Autodesk Maya 2012'yi indirip kurun.http://cadnano.org adresindeki talimatlara göre, Maya içindeki CAD nano tasarım arayüzü üç panelden oluşur. Üst panel, şeklin başlangıçta ana hatlarının belirlendiği kafes görünümüdür.Bu panel, çift sarmal düzeyinde işlemlere olanak tanır ve şeklin bir kesit görünümünü sağlar. Alt panel, tek baz düzeyinde

designing-a-bio-responsive-robot-from-dna-origami

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

DNA origamisi, DNA moleküllerinin kendi kendine montajını programlayarak hassas nano ölçekli nesneler üretmek için güçlü bir yöntemdir. Burada, DNA origamisinden biyo-duyarlı bir robotun katlanması, transmisyon elektron mikroskobik görüntüleme (TEM) için saflaştırılması ve negatif boyanması için bir protokol açıklıyoruz.

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot katlanması ve Karakterizasyonu

DNA döşeme, programlanabilir nanoyapılar yapmak için etkili bir yaklaşımdır. Tek sarmallı DNA karolarının kendi kendine bir araya getirilmesiyle karmaşık iki boyutlu şekiller oluşturmak için protokolleri açıklıyoruz.

Tek iplikli DNA Fayans Complex iki boyutlu şekiller Self-montaj

DNA origami araştırmalarında kullanılan substratlar için tezgah üstü RCA temizleme ve silikon oksit türevlendirmesi dahil olmak üzere tekrarlanabilir temizleme işlemleri açıklanmaktadır. Yüzey hazırlığı, DNA origami birikimi, kurutma parametreleri ve basit deney düzenekleri için protokoller gösterilmiştir.

DNA Origami Analiz ve Deney için Mika ve Silikon Yüzeyler Hazırlanması

Sıvı işleme robotlar üzerinde modüler bir klon DNA derleme yöntemi kullanılarak modüler DNA "aygıt" derleme gerçekleştirmek için otomatik bir iş akışı burada anlatılan. Protokol bir sezgisel yazılım aracı kullanarak iki sıvı taşıma platformları göstermek Kombinatorik DNA aygıt kitaplığı oluşturma için sıvı işleyicisi picklists üretmek için kullanır.

Robot sıvı işleme derleme modüler DNA cihazların otomatik

Biz tasarım, simülasyon, ıslak-laboratuvar deneyleri ve analiz için 6 6 kafesleri reconfigurable bir DNA akordeon raf için detaylı iletişim kuralı tanımlamak.

Tasarım ve Reconfigurable DNA akordeon raf sentezi

Burada, DNA origami nanoyapıların doğal katyonik polisakkarit chitosan ve sentetik doğrusal polyethyleneimine (LPEI) kaplama kullanarak Mg tükenmiş ve nükleaz-zengin medya korunması için bir protokol sunulmuştur.

Gen terapisi Polycation kaplama DNA Origami nanoyapıların korunması için ilham.

DNA origami tabanlı Meclisi altın nanorods kiral Plazmonik metamolecules güçlü chiroptical yanıt ile içine detaylı Protokolü açıklar. Protokol kiral yapılandırmaları için sınırlı değildir ve kolayca çeşitli Plazmonik mimarileri imalatı için adapte edilebilir.

Altın Nanorods bütünleştirilmiş koda kiral Plazmonik Metamolecules DNA Origami şablonlarını kullanma

Burada, dna origami şekillerini kılavuz şablonlar olarak kullanarak substratlarda ayrık ve doğru inorganik nanoyapılar oluşturmak için bir protokol açıklıyoruz. Yöntem şeffaf bir substrat (safir) üzerinde plazmonik altın papyon şeklinde antenler oluşturarak gösterilmiştir.

Algılama Uygulamaları için İnorganik Yapıların DNA Origami Aracılı Substrat Nanodesenleme

Bu protokolün amacı, DNA origami nanoyapılar üzerinde moleküler motor toplulukları oluşturmak ve toplam iç yansıma floresan mikroskopisi kullanarak topluluk hareketliliğini gözlemlemektir.

Tek Molekülgözlem için DNA Origami Nanoyapılar üzerinde Dynein ve Kinesin Motor Toplulukları üretimi

Biyoilham iskelesi, mekanik olarak sağlam ve elektriksel iletken hidrojeller kullanılarak yumuşak bir fotolitografi tekniği ile imal edilir. Mikro desenli hidrojeller yönlü kardiyomiyosit hücre hizalama sağlar, aktüasyon özel bir yönde sonuçlanan. Esnek mikroelektrotlar da kendi kendini harekete geçiren bir kardiyak doku için elektrik kontrol edilebilirlik getirmek için iskele entegre edilmiştir.

Anonim Mikroelektrotlu Bioinspired Yumuşak Robot

In vitro transkripsiyon reaksiyonlarını düzenlemek için yeni bir DNA bağlı T7 RNA polimerazının mühendisliğini anlatıyoruz. Protein sentezi ve karakterizasyonu için adımları tartışıyoruz, kavram kanıtı transkripsiyonel düzenlemeyi doğrulıyoruz ve moleküler bilgi işlem, teşhis ve moleküler bilgi işlemedeki uygulamalarını tartışıyoruz.

Programlanabilir In vitro Transkripsiyon ve Moleküler Hesaplama için DNA-Bağlı RNA Polimeraz

Keşfedin DNA origami kullanarak CAD nano yazılımıyla biyo-duyarlı robot tasarlama yöntemini. Bu teknik, ilaç taşıma ve biyosensör uygulamaları için nanobot geliştirmeyi kolaylaştırır.

DNA Origami bir Bio-duyarlı Robot Tasarımı

Daha fazla video keşfet