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Engenharia do Ácido Nucleico: ADN da Engenharia como um Material Genético e Genérico

Professor Dan Luo, Departamento da Engenharia Biológica e Ambiental, Universidade de Cornell
Autor Correspondente: dl79@cornell.edu

Por Que ADN?

O ADN é um material verdadeiramente surpreendente. Biològica, é uma molécula do armazenamento de informação que leva códigos genéticos para o regulamento do gene e a produção da proteína. É essencialmente o que a vida é feita. Mecanicamente, o ADN pode ser rígido ou flexível, ajustável por seus composição e comprimento. Fisicamente, o ADN é o nanômetro somente 2 muito pequeno- no diâmetro; contudo seu comprimento é customizável com uma definição aproximadamente 0,34 nanômetros.

O Ácido Nucleico é uma macromolécula compor das correntes de nucleotides monomeric. Na bioquímica estas moléculas levam estruturas genéticas da informação ou do formulário dentro das pilhas. Os ácidos nucleicos os mais comuns são o ácido deoxyribonucleic (ADN) e ácido ribonucléico (o RNA)

O ácido Deoxyribonucleic (ADN) é um ácido nucleico que contenha as instruções genéticas usadas na revelação e no funcionamento de todos os organismos vivos conhecidos e de alguns vírus.

O ácido ribonucléico (RNA) é um tipo biològica importante de molécula que consiste em uma corrente longa de unidades do nucleotide. O RNA é muito similar ao ADN, mas difere em alguns detalhes estruturais importantes.

Quimicamente, o ADN é solúvel em água, estável (pense da mamã), não-tóxico (pense do sushi), biocompatible e biodegradável. O ADN pode ser obtido de uma variedade de fontes que incluem pilhas vivas e uma máquina (por exemplo, um sintetizador do ADN). O ADN pode igualmente ser programado. O mais excepcionalmente, os milhares de enzimas diferentes foram evoluídos que podem ser empregadas para manipular o ADN na precisão nivelada do ångström.

Assim, o ADN fornece uma plataforma ideal como um bloco de apartamentos adicional dos materiais para a nanotecnologia e a nanobiotecnologia. Desde Que o trabalho de abertura de caminhos do Prof. Nadrian Seeman e outro, ADN foi usado em tão muitas maneiras que está considerado já não como uma única biomolécula.

Engenharia do Ácido Nucleico

O grupo do Prof. Dan Luo em Cornell foi centrado sobre o planejamento de ácidos nucleicos (ADN e RNA) como um polímero verdadeiro para aplicações do mundo real. Seu trabalho visa criar a novela, materiais do ADN da volume-escala no rendimento alto e no baixo custo e com projecto simples que utiliza inteiramente propriedades biológicas e não-biológicas dos ADN.

Usando o ADN ramificado (X-Dado forma, Em Forma De Y, Etc.), o grupo de Luo construiu nanobarcodes árvore-dados forma do ADN (dendrimers-como o ADN, ou o DL-DNA), do ADN, hydrogels do ADN, lipossoma do ADN, e nanoparticles ADN-organizados. Recentemente, o grupo de Luo desenvolveu um monómero ADN-baseado, anisotrópico, ramificado, e ligado transversalmente (denominado de “monómero ABC”) como um bloco de apartamentos universal do material do nanoscale.

Usando estes monómeros do ADN ABC, o grupo de Luo inventou “o processo da polimerização alvo-conduzida” onde os polímeros do ADN podem somente ser sintetizados na presença de um ADN do micróbio patogénico. O processo da polimerização amplifica o sinal dentro do polímero próprio, permitindo a detecção molecular exacta e sensível. A tecnologia terá aplicações largas nos diagnósticos assim como na entrega da multi-droga.

Além, os nano-fios 1D, os 2D superlattices, os supracrystals 3D, e as folhas autônomas do monolayer foram conseguidos com a macio-litografia mas com um tamanho de característica do nanômetro usando o ADN como um organizador. Muito recentemente (em 2009), o grupo de Luo criou um gel do ADN que pudesse produzir grandes quantidades de proteínas sem nenhumas pilhas vivas (denominadas de “gel da produção proteína” ou “P-Gel”). o P-Gel converte com sucesso o dogma central do interior de uma pilha a uma reacção química gel-baseada em um tubo de ensaio. O cultivo da Clonagem, da transformação e da pilha é já não necessário para a produção da proteína.

O grupo de Luo prevê que o P-Gel se transformará uma tecnologia da plataforma para produzir assim como projetar proteínas de forma eficiente e eficaz. Além Disso, o grupo de Luo criou um gel “inesquecível” do ADN. Estes exemplos ilustram o facto de que o ADN é um genético e um material genérico e que através do Ácido Nucleico Projetar um pode criar materiais novos através do ADN com as propriedades e as aplicações novas do real-mundo. Para mais informação, refira por favor (no último 5 anos) as publicações recentes do grupo de Luo.


Referências

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3. W. Cheng, M.J. Campolongo, J.J. Cha, S.J. Bronzear-se, C.C. Umbach, D.A. Muller, D. Luo, Folhas Autônomas Controladas por ADN (Artigo), Materiais do Superlattice do Nanoparticle da Natureza, 8, 519-525 (2009)
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5. W. Cheng, N. Parque, TA Walter, M.R. Hartman, D. Luo, Nanopatterning Auto-Montou Superlattices do Nanoparticle Moldando a Nanotecnologia da Natureza de Microdroplets (Artigo de Tampa), 3, 682-690 (2008)
6. S. Um, J. Lee, N. Parque, S. Kwon, C. Umbach, D. Luo, Enzima catalisou o conjunto de hydrogels do ADN, Materiais 5 da Natureza, 797-801 (2006)
7. S. Um, J. Lee, S. Kwon, D. Luo, nanobarcodes do ADN, Protocolos 1 da Natureza, 995-1000 (2006)
8. Y. Li, Y. Cu e D. Luo, nanobarcodes da fluorescência do ADN para a detecção multiplexada do micróbio patogénico, Biotecnologia 23 da Natureza, 885-889 (2005)
9. Y. Li, Y.D. Tseng, S.Y. Kown, d'Espaux do L., J.S. Grupo, P.L McEuen e D. Luo. Conjunto Controlado dendrimer-como do ADN. Materiais da Natureza, 3, 38-42 (2004)

Copyright AZoNano.com, Professor Dan Luo (Universidade de Cornell)

Date Added: Dec 6, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:36

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