牛津大学《Science Robotics》,3D打印机龙门结构启发纳米级DNA分子打印机问世

3D打印资讯
2022
05/13
19:01
分享
评论
导读:纳米尺度的物质操纵和图案化能力对于先进材料的制造非常重要,而目前的方法需要大量复杂的仪器。在过去的十年中,DNA已被用作构建材料制造复杂结构,包括线性和旋转电机等机制。

牛津大学研究团队在《科学机器人》杂志上发表了一篇文章,描述一种完全由DNA构建的纳米级打印设备。据了解,研究人员从宏观打印机中汲取灵感,并耦合了几个DNA“直线电机”,制造能够在“底板”上以二维方式定位“打印头”的纳米级设备。

左图:模拟DNA设备的渲染,它由三个组件组成:框架、画布和袖子。右图:组装结构的透.jpg
△左图:模拟DNA设备的渲染,它由三个组件组成:框架、画布和袖子。右图:组装结构的透射电子显微镜图像。

整个设计的一个核心限制是支架材料,研究人员称噬菌体M13单链基因组支架将大多数折纸结构限制在大约8000个碱基对,并进一步组装更大的结构:画布、龙门框架和可移动套筒。“打印头”是一个DNA催化剂套筒,可以安装在框架上并前后移动。设备由几个DNA直线电机驱动,通过DNA“地址链”来控制。这种“地址链”可以“将直线电机锁定到位”,然后打印头可以在平面阵列中的适当像素上沉积“墨水”。

2D定位系统.jpg
△2D定位系统

研究人员在中央画布上添加了一系列靶向DNA像素,而套筒上装饰有DNA催化剂链,用作写入头。当写入头在像素上方时,通过相互作用将墨水DNA链结合到像素中。当写入头与定位结合时,一个外部控制的纳米级打印机就形成了。简单来说,它就像二维打印机一样在平面上打印。不同之处在于这台打印机和画布非常小,设备直径只有大约100纳米(0.0001毫米)。

程序化打印.jpg
△程序化打印

研究人员认为,这种设备将来可以转变为可按需生产特定复杂化学品的机器。尽管根据目前的进展来看,这个概念依然受到了很多限制,精度问题也值得商榷。但是概念和使用机制新颖,且构建体积相当小,未来可能适用于构建更大的纳米级对象。仅凭这一点,这将会成为未来许多科学和工业领域的一个非常重要的发展。

虽然目前的成功仅仅只是制造了一台2D打印机,但南极熊已经能够从中看到了制造纳米级3D打印机的可能性:轴向移动打印头的能力,加上沉积材料的能力(墨水为DNA),相信项目的3D版本(直接在表面上执行更复杂的化学操作或合成聚合物和生物分子复合物)指日可待。也期待更多的课题组能够从宏观制造模式中受到启发,探索更加微观的世界!


参考文献:Benson,E., Marzo, R. C., Bath, J., & Turberfield, A. J. (2022). A DNAmolecular printer capable of programmable positioning and patterning in twodimensions. Science Robotics, 7(65).

A DNA molecular printer capable of programmable positioning and patterning in tw.pdf (542.6 KB, 下载次数: 4)

上一篇:新秀崛起| 3D打印技术在沙盘制作中的应用
下一篇:数字化诊所,“牙博士”将树脂3D打印用于导板和种植牙制造
回复

使用道具 举报

推动3D打印

关注南极熊

下载手机APP

联系QQ/微信9:00-16:00

392908259

南极熊3D打印网

致力于推动3D打印产业发展

快速回复 返回列表 返回顶部