خلاصة
تمتلك الروبوتات الصناعية النانوية إمكانات كمنصات تصنيع وقادرة على أداء المهام المتكررة تلقائيًا للتعامل مع المواد النانوية وإنتاجها بدقة ودقة متسقة. نعرض روبوتًا نانويًا صناعيًا للحمض النووي يقوم بتصنيع بنية حلزونية ثلاثية الأبعاد نشطة بصريًا من أجزاء غير نشطة بصريًا. من خلال الاستفادة من درجة الحرارة والأشعة فوق البنفسجية (UV) التي يتم التحكم فيها خارجيًا، يقوم الروبوت القابل للبرمجة، والذي يبلغ حجمه حوالي 100 نانومتر، بالتقاط أجزاء مختلفة ووضعها ومحاذاتها بحيث يمكن لحامها، وتحرير البناء، والعودة إلى تكوينه الأصلي جاهزًا لعمليتها القادمة. يمكن للروبوت الخاص بنا أيضًا أن يكرر هيكله ووظائفه ثلاثية الأبعاد ذاتيًا، متجاوزًا القوالب ذات الخطوة الواحدة (المقتصرة على بعدين) باستخدام الطي للوصول إلى البعد الثالث والمزيد من درجات الحرية. إن طرحنا للطي وتحديد المواقع بدقة متعددة المحاور كأداة/تقنية للتصنيع النانوي سيفتح الباب أمام أجهزة نانوية ومصغرة أكثر تعقيدًا وإفادة.
المواد التكميلية
يتضمن ملف PDF هذا:
مناقشة تكميلية
تحميل https://www.science.org/action/downl...adf1274_sm.pdf
3.60 ميجابايت
تتضمن المواد التكميلية الأخرى لهذه المخطوطة ما يلي:
قائمة التحقق من إمكانية تكرار نتائج MDAR
تحميل https://www.science.org/action/downl..._checklist.pdf
460.72 كيلو بايت
المراجع والملاحظات
1
K. Chen، F. H. Arnold، هندسة الأنشطة التحفيزية الجديدة في الإنزيمات. نات. كاتال. 3، 203-213 (2020).
التقاطع
منحة جوجل https://par.nsf.gov/servlets/purl/10183022
2
J. A. Doudna، V. L. Rath، هيكل ووظيفة الريبوسوم حقيقي النواة. الخلية 109، 153-156 (2002).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=12007402
3
V. Zykov، E. Mytilinaios، B. Adams، H. Lipson، آلات التكاثر الذاتي. طبيعة 435، 163-164 (2005).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=15889080
4
A. عبد الرحمن، C. كاميرون، B. Jenett، M. Smith، N. Gershenfeld، أسراب الروبوتات المعيارية الهرمية ذاتية التكرار. مشترك. م. 1، 35 (2022).
التقاطع
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...72-022-00034-3
5
S. Li، R. Batra، D. Brown، H. D. Chang، N. Ranganathan، C. Hoberman، D. Rus، H. Lipson، روبوتات الجسيمات القائمة على الميكانيكا الإحصائية للمكونات المترابطة بشكل فضفاض. طبيعة 567، 361-365 (2019).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=30894722
6
C. A. Mirkin، R. L. Letsinger، R. C. Mucic، J. J. Storhoff، طريقة تعتمد على الحمض النووي لتجميع الجسيمات النانوية بطريقة عقلانية في مواد مجهرية. طبيعة 382، 607-609 (1996).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...0&pmid=8757129
7
W. Liu، J. Halverson، Y. Tian، A. V. Tkachenko، O. Gang، أبنية ذاتية التنظيم من جسيمات نانوية متنوعة مؤطرة بالحمض النووي. نات. الكيمياء. 8، 867-873 (2016).
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=27554413
8
A. Kuzyk، R. Schreiber، Z. Fan، G. Pardatscher، E. M. Roller، A. Högele، F. C. Simmel، A. O. Govorov، T. Liedl، التجميع الذاتي القائم على الحمض النووي للهياكل النانوية البلازمية اللولبية مع استجابة بصرية مخصصة. طبيعة 483، 311-314 (2012).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=22422265
9
S. Kassem، A. T. Lee، D. A. Leigh، A. Markevicius، J. Solà، التقاط ونقل وإطلاق شحنة جزيئية باستخدام ذراع آلية ذات جزيء صغير. نات. الكيمياء. 8، 138-143 (2016).
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=26791896
10
إن سي سيمان، تقاطعات وشبكات الحمض النووي. جيه ثور. بيول. 99، 237-247 (1982).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...9&pmid=6188926
11
إن سي سيمان، تكنولوجيا النانو في الحمض النووي الهيكلي (جامعة كامبريدج. الصحافة، 2015).
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar?q...ess%2C+2015%29.
12
بي دبليو روثيموند، طي الحمض النووي لإنشاء أشكال وأنماط نانوية. طبيعة 440، 297-302 (2006).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=16541064
13
Y. Ke، L. L. Ong، W. M. Shih، P. Yin، هياكل ثلاثية الأبعاد تم تجميعها ذاتيًا من طوب الحمض النووي. العلوم 338، 1177-1183 (2012).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=23197527
14
S. W. Schaffter، J. Schneider، D. K. Agrawal، M. S. Pacella، E. Rothchild، T. Murphy، R. Schulman، إعادة تشكيل بنيات أنابيب الحمض النووي النانوية من خلال التنظيم الانتقائي للهياكل النهائية. ايه سي اس نانو 14، 13451-13462 (2020).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=33048538
15
S. M. Douglas، H. Dietz، T. Liedl، B. Högberg، F. Graf، W. M. Shih، التجميع الذاتي للحمض النووي في أشكال ثلاثية الأبعاد بمقياس النانو. طبيعة 459، 414-418 (2009).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=19458720
16
إي إس أندرسن، إم دونج، إم إم نيلسن، كيه جان، آر سوبراماني، دبليو ممدوح، إم إم جولاس، بي ساندر، إتش ستارك، سي إل بي أوليفيرا، جيه إس بيدرسن، في بيركيدال، إف بيسينباخر، كيه في غوتهلف، J. Kjems، التجميع الذاتي لصندوق الحمض النووي النانوي مع غطاء يمكن التحكم فيه. طبيعة 459، 73-76 (2009).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=19424153
17
W. Liu، H. Zhong، R. Wang، N. C. Seeman، صفائف DNA-origami البلورية ثنائية الأبعاد. أنجو. الكيمياء. كثافة العمليات. إد. 50، 264-267 (2011).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=21053236
18
إن سي سيمان، إتش إف سليمان، تكنولوجيا النانو في الحمض النووي. نات. القس ماتر 3، 1-23 (2017).
التقاطع
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...evmats.2017.68
19
Y. Ke، T. Meyer، W. M. Shih، G. Bellot، التنظيم على مسافة من التفاعلات الجزيئية الحيوية باستخدام DNA origami nanoactuator. نات. مشترك. 7، 1–8 (2016).
التقاطع
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...%2Fncomms10935
20
T. Gerling، K. F. Wagenbauer، A. M. Neuner، H. Dietz، أجهزة وتجميعات الحمض النووي الديناميكي التي تتكون من مكونات ثلاثية الأبعاد متكاملة الشكل وغير أساسية. العلوم 347، 1446-1452 (2015).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=25814577
21
إيه إي ماراس، إل تشو، إتش.-جي. Su، C. E. Castro، الحركة القابلة للبرمجة لآليات اوريغامي الحمض النووي. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 112، 713-718 (2015).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=25561550
22
B. Wei، M. Dai، P. Yin، أشكال معقدة تم تجميعها ذاتيًا من بلاط DNA المفرد الذي تقطعت به السبل. طبيعة 485، 623-626 (2012).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=22660323
23
G. Zhu، M. Hannel، R. Sha، F. Zhou، M. Y. Ben Zion، Y. Zhang، K. Bishop، D. Grier، N. Seeman، P. Chaikin، الأجهزة الميكانيكية الدقيقة باستخدام تهجين الحمض النووي. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 118، e2023508118 (2021).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=34001611
24
B. Yurke، A. J. Turberfield، A. P. Mills، F. C. Simmel، J. L. Neumann، آلة جزيئية تعمل بالحمض النووي مصنوعة من الحمض النووي. طبيعة 406، 605-608 (2000).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=10949296
25
R. A. مسقط، J. باث، A. J. Turberfield، روبوت جزيئي قابل للبرمجة. نانو ليت. 11، 982-987 (2011).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=21275404
26
E. Kopperger، J. List، S. Madhira، F. Rothfischer، D. C. Lamb، F. C. Simmel، ذراع آلية نانوية ذاتية التجميع
https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=29348232
S. M. Douglas، I. Bachelet، G. M. Church، روبوت نانوي ذو بوابات منطقية للنقل المستهدف للحمولات الجزيئية. العلوم 335، 831-834 (2012).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=22344439
28
M. Akter، J. J. Keya، K. Kayano، A. M. R. Kabir، D. Inoue، H. Hess، K. Sada، A. Kuzuya، H. Asanuma، A. Kakugo، النقل التعاوني للبضائع بواسطة سرب من الآلات الجزيئية. الخيال العلمي. إنسان آلي. 7، eabm0677 (2022).
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=35442703
29
L. ليو، آلة الحالة المحدودة للحمض النووي ذات الدقة الزمنية. العلوم، المحامي. 8، إي بي إم 9530 (2022).
التقاطع
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...sciadv.abm9530
30
C. Jung، P. Allen، A. Ellington، جهاز المشي العشوائي للحمض النووي الذي يجتاز سطح الجسيمات الدقيقة. نات. تكنولوجيا النانو. 11، 157-163 (2016).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=26524397
31
W. B. Sherman، N. C. Seeman، جهاز المشي بالقدمين الذي يتم التحكم فيه بدقة باستخدام الحمض النووي. نانو ليت. 4، 1203-1207 (2004).
التقاطع
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...21%2Fnl049527q
32
A. J. Thubagere، W. Li، R. F. Johnson، Z. Chen، S. Doroudi، Y. L. Lee، G. Izatt، S. Wittman، N. Srinivas، D. Woods، E. Winfree، L. Qian، DNA لفرز البضائع إنسان آلي. العلوم 357، eaan6558، (2017).
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...ournal=Science
33
X. Qu، D. Zhu، G. Yao، S. Su، J. Chao، H. Liu، X. Zuo، L. Wang، J. Shi، L. Wang، W. Huang، H. Pei، C. فان، جهاز مشي للحمض النووي العشوائي على الجسيمات يعمل بالطاقة النووية الخارجية III. أنجو. الكيمياء. كثافة العمليات. إد. 56، 1855–1858 (2017).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=28079956
34
T. Omabegho، R. Sha، N. C. Seeman، محرك براوني DNA ذو قدمين مع أرجل منسقة. العلوم 324، 67-71 (2009).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=19342582
35
G. Grossi، M. D. E. Jepsen، J. Kjems، E. S. Andersen، التحكم في تفاعلات الإنزيم بواسطة DNA nanovault القابل لإعادة التشكيل. نات. مشترك. 8، 1–8 (2017).
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=28232747
M. Liu، J. Fu، C. Hejesen، Y. Yang، N. W. Woodbury، K. Gothelf، Y. Liu، H. Yan، مفاعل نانوي إنزيم يعمل بالملقط DNA. نات. مشترك. 4، 2127 (2013).
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...al=Nat.+Commun.
37
S. Zhao، F. Duan، S. Liu، T. Wu، Y. Shang، R. Tian، J. Liu، Z. G. Wang، Q. Jiang، B. Ding، التوصيل الفعال داخل الخلايا لـ RNase A باستخدام ناقلات DNA الورقية. تطبيق ACS. ماطر. واجهات 11، 11112-11118 (2019).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=30874429
38
T. Wang، R. Sha، R. Dreyfus، M. E. Leunissen، C. Maass، D. J. Pine، P. M. Chaikin، N. C. Seeman، التكرار الذاتي لأنماط المقياس النانوي الحاملة للمعلومات. طبيعة 478، 225-228 (2011).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=21993758
39
R. Schulman، B. Yurke، E. Winfree، التكرار الذاتي القوي للمعلومات التوافقية عبر نمو البلورة والانقسام. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 109، 6405-6410 (2012).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=22493232
40
T. Li، K. Nicolaou، التكاثر الذاتي الكيميائي للحمض النووي المزدوج المتناوب. طبيعة 369، 218-221 (1994).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...0&pmid=8183341
41
X. He، R. Sha، R. Zhuo، Y. Mi، P. M. Chaikin، N. C. Seeman، النمو الأسي والاختيار في المواد ذاتية التكرار من طوافات DNA الورقية. نات. ماطر. 16، 993-997 (2017).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=28920942
42
R. Zhuo، F. Zhou، X. He، R. Sha، N. C. Seeman، P. M. Chaikin، Litters of origami cross-tiles. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 116، 1952-1957 (2019).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=30674667
43
D. Woods، D. Doty، C. Myhrvold، J. Hui، F. Zhou، P. Yin، E. Winfree، خوارزميات جزيئية متنوعة وقوية باستخدام التجميع الذاتي للحمض النووي القابل لإعادة البرمجة. طبيعة 567، 366-372 (2019).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=30894725
44
X. Xiong، T. Zhu، Y. Zhu، M. Cao، J. Xiao، L. Li، F. Wang، C. Fan، H. Pei، الشبكات العصبية التلافيفية الجزيئية مع دوائر تنظيم الحمض النووي. نات. ماخ. إنتل. 4، 625-635 (2022).
التقاطع
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...56-022-00502-7
45
G. Chatterjee، N. Dalcau، R. A. Musk، A. Phillips، G. Seelig، بنية محلية مكانية لحوسبة الحمض النووي السريعة والمعيارية. نات. تكنولوجيا النانو. 12، 920-927 (2017).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=28737747
46
إتش جو، جيه تشاو، إس.-جي. شياو، إن سي سيمان، خط تجميع الحمض النووي النانوي القابل للبرمجة على أساس القرب. طبيعة 465، 202-205 (2010).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=20463734
47
N. Paul، G. F. Joyce، ريبوزيم ليجاز ذاتي التكرار. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 99، 12733-12740 (2002).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=12239349
48
جي إف جويس، جيه دبليو زوستاك، الخلايا الأولية والتكاثر الذاتي للحمض النووي الريبي (RNA). حرب الربيع البارد. المنظور. بيول. 10، (2018).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=30181195
49
Y. يوشيمورا، K. فوجيموتو، رد فعل الارتباط المتبادل للصور فائق السرعة: نحو معالجة الحمض النووي في الموقع. منظمة. بادئة رسالة. 10، 3227-3230 (2008).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=18582065
50
F. Zhou، W. Sun، C. Zhang، J. Shen، P. Yin، H. Liu، هجين ثلاثي الأبعاد قائم بذاته للحمض النووي النانوي كمادة منخفضة الكثافة وعالية القوة. ايه سي اس نانو 14، 6582-6588 (2020).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=32356966
51
F. Zhou، R. Sha، H. Ni، N. Seeman، P. Chaikin، الطفرات في البلاط الاصطناعي الذاتي التكرار: خطوة نحو التطور الدارويني. بروك. ناتل. أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 118، e2111193118 (2021).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=34873040
52
A. Kuzyk، R. Schreiber، H. Zhang، A. O. Govorov، T. Liedl، N. Liu، الجزيئات البلازمونية ثلاثية الأبعاد القابلة لإعادة التشكيل. نات. ماطر. 13، 862-866 (2014).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=24997737
53
L. Xin، X. Duan، N. Liu، Dimerization و oligomerization لبنات البناء المجمعة بالحمض النووي من أجل الحركة المتعددة التي يتم التحكم فيها في أبنية عالية الترتيب. نات. مشترك. 12، 3207 (2021).
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=34050157
54
H. Asanuma، X. Liang، H. Nishioka، D. Matsunaga، M. Liu، M. Komiyama، توليف الحمض النووي المربوط بالآزوبنزين من أجل تنظيم الصور العكسي لوظائف الحمض النووي: التهجين والنسخ. نات. بروتوك. 2، 203-212 (2007).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=17401355
55
L. Feng، J. Romulus، M. Li، R. Sha، J. Royer، K. T. Wu، Q. Xu، N. C. Seeman، M. Weck، P. Chaikin، الطباعة الحجرية الضوئية للحمض النووي على أساس سينامات. نات. ماطر. 12، 747-753 (2013).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=23685865
56
إس تي إسحاق، سي.-ك. J. Shen، J. E. Hearst، H. Rapoport، توليف وتوصيف مشتقات السورالين الجديدة مع نشاط ضوئي متفوق مع DNA و RNA. الكيمياء الحيوية 16، 1058-1064 (1977).
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...05&pmid=849407
57
J. B. Mills، E. Vacano، P. J. Hagerman، مرونة الحمض النووي المفرد الذين تقطعت بهم السبل: استخدام الحلزونات المزدوجة ذات الفجوات لتحديد أطوال ثبات بولي (dT) وبولي (dA). جيه مول. بيول. 285، 245-257 (1999).
اذهب إلى المرجع
التقاطع
نشر
ISI
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...7&pmid=9878403
58
H. Ni، X. Fan، F. Zhou، G. Guo، J. Y. Lee، N. C. Seeman، D. N. Kim، N. Yao، P. M. Chaikin، Y. Han، التصور المباشر لأوريغامي الحمض النووي المرن ثنائي الأبعاد باستخدام المجهر الإلكتروني المبرد. آي ساينس 25، 104373 (2022).
اذهب إلى المرجع
التقاطع
نشر
منحة جوجل https://scholar.google.com/scholar_l...&pmid=35620419