计算机软件将 DNA 折叠成兔子形状

它们很可爱,并且可能对将药物输送到身体的正确部位有用。
3D models
Bror Jansson

纳米级的 3D 打印——这可能带来新的药物输送方法——现在离现实又近了一步。将 DNA 折叠成微小的 3D 形状通常需要手动调整,但现在一个研究团队开发了一种全新的 DNA 折叠方法,完全通过软件完成。他们已经通过将 DNA 折叠成微型兔子玩偶和其他小型形状进行了尝试。这种新的、更有效的方法已于今日发表在《自然》杂志上。

该团队创建的结构在生理上是稳定的,这意味着它们不会在体内降解。研究人员希望它们可以立即被尝试作为一种将药物输送到身体正确部位的新方法。

这种新的打印方法基于十八世纪早期一个著名的数学问题,称为“柯尼斯堡七桥问题”。柯尼斯堡(今俄罗斯的加里宁格勒)坐落在一个岛屿及其周围,七座桥梁连接着该岛与城市的其余部分。这个问题询问是否有可能设计出一条循环步行路线,在只过一次每座桥的情况下,游览完城市的四个部分。瑞士数学家莱昂哈德·欧拉发现这是不可能的,并发现了后来被称为欧拉回路的概念。这种类型的回路或环只能在连接一个物体或区域的边数是偶数时存在。

为了在不缠绕的情况下用 DNA 创建 3D 物体,瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的研究人员采用了类似的方法:将一条 DNA 单链沿着物体 3D 计算机图形的边进行排序——他们使用了不同复杂度的物体,包括一个陶瓷兔子玩偶的扫描件、一个球和一个类似人的图形——而不重复经过同一条边。计算机算法在可能的情况下找到了路径,当不可能(即顶点数为奇数)时,它会引入“辅助”边。

Creating a 3D bunny using DNA
Erik Benson and Björn Högberg

这并非科学家首次利用 DNA 构建 3D 物体——这被称为DNA 折纸——但这种新方法可能提供一种更通用、更高效的设计,因为它允许计算机完全自动化该过程。现在,他们需要找到一种以更便宜、更快速的速度制造这些玩偶的方法,这将为它们在药物输送方面的应用铺平道路。

 

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曾任《Popular Science》杂志的科学编辑。她对脑科学、微生物组和人体生理学特别感兴趣。除了《Popular Science》之外,她的作品还发表在《纽约时报》、《科学美国人》以及《Scholastic’s Science World》和《Super Science》杂志等刊物上。她拥有加州大学戴维斯分校神经生物学学士学位,以及纽约大学科学、健康和环境报道项目的科学新闻学硕士学位。


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