بسیاری از اشکال اوریگامی DNA سه بعدی (سه بعدی) نیز می توانند به گونه ای طراحی شوند که به عنوان یک مانع جداکننده بین قسمت های داخلی محصور شده و یک محیط خارجی عمل کنند. کاربردهای نوظهور با استفاده از کپسوله کردن نانوساختارهای DNA سه بعدی، مناطقی مانند سنتز نانوذرات، راکتورهای کم حجم، مونتاژ قالب، انتقال مولکولی یا تحویل دارو را تحت تاثیر قرار داده است. این کاربردها اغلب به ساختارهای سفت و توخالی یا به عبارتی عملکردی شبیه کپسول نیاز دارند.
این فرآیند به همان روشی شروع می شود که هر فرآیند چاپ سه بعدی انجام می دهد: با طراحی یک هندسه در یک ابزار CAD، و صادرات آن به فرمت مش.
سپس نرم افزار تخصصی آنها هندسه را به ساختارهایی تجزیه می کند که می توانند با استفاده از خواص پیوند DNA ساخته شوند. در اینجا مروری بر فرآیند است:
ورودی کاربر یک مدل سه بعدی در قالب فایل STL است که در نرم افزار طراحی گرافیکی انتخابی کاربر تولید شده است.
رئوس STL یک ابر نقطه ایجاد می کند که برای جلوگیری از شکاف در هنگام استخراج طرح کلی شکل، نمونه برداری می شود.
یک مش دایره ای از ابر نقطه استخراج می شود
ساختار را می توان به صورت انتخابی چند لایه با افزودن حلقه هایی به بیرون از مش شروع ساخت
پیچش مارپیچ از محیط محاسبه می شود و برای تبدیل هر دایره مش به یک حلقه مارپیچ DNA استفاده می شود.
متقاطع ها با استفاده از یک الگوریتم حریصانه یا یک الگوریتم بازپخت شبیه سازی شده به شدت بر روی الگو اعمال می شوند.
دنباله‌های داربست معمولی به دنباله‌های اصلی مربوطه تولید شده در محدوده طول مشخص اعمال می‌شوند.
توالی های منگنه با داربست های مربوطه بازپخت می شوند، گاهی اوقات چندین توالی متعامد در صورت نیاز، در یک واکنش یک گلدانی برای تولید نانوساختارهای DNA به شکل طراحی شده
محققان می‌خواستند از این ویژگی‌ها برای تولید نانوساختارها برای کاربردهای مختلف استفاده کنند. آنها این علم را “اریگامی DNA” می نامند، پس از تمرین ژاپنی ها برای تا کردن کاغذ به اشکال بسیار پیچیده. به نوبه خود، همه چیز در مورد “تا کردن” مولکول ها به اشکال پیچیده خاص است.
ساختارهای سه بعدی ساخته شده از DNA [Source: Science]
چرا این کار را انجام دهید؟ آنها انواع برنامه های بالقوه را توضیح می دهند:
یک تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی روش هایی برای تولید ساختارهای سه بعدی با استفاده از DNA هستند.
DNA می تواند این کار را انجام دهد زیرا حاوی چهار مولکول است که می توانند به راحتی به ساختارهای پیچیده متصل شوند. مولکول‌ها، آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و تیمین (T)، می‌توانند به شکل‌های «نردبانی» مرتب شوند که خودآرایی می‌شوند.
در حالی که این تحقیق قصد دارد این فناوری را بیشتر توسعه دهد تا در کاربردهای زیست پزشکی مورد استفاده قرار گیرد، اما نمی توان از رویکردهای مشابه برای توسعه نوعی فرآیند چاپ سه بعدی مولکولی برای ساختارهای عمومی تر و در مقیاس بزرگتر استفاده کرد.
DNA اساس زندگی است، زیرا مولکول‌های DNA حامل اطلاعات دیجیتالی هستند که توسط سلول‌ها برای تولید مثل و توسعه تمام زیست‌شناسی کاربردی مورد نیاز برای زندگی استفاده می‌شود.
محققان سیستمی را ابداع کردند که «DNAxiS» نامیدند تا هندسه‌های دلخواه را در DNA تولید کنند.
این سیستم قادر به ایجاد انواع مختلفی از اشکال اساسی بود و همانطور که خوانندگان گمان می‌کنند، می‌توان آنها را با هم پیوند داد تا ساختارهای پیچیده‌تری ایجاد کند.
