DNA ให้ผลึกคอลลอยด์เปลี่ยนรูปร่างและความสามารถในการจำ

ทีมงานได้ออกแบบผลึกคอลลอยด์ด้วยสายเสริมของ DNA และพบว่าการขาดน้ำทำให้ผลึกเป็นรอยย่น ทำลายพันธะไฮโดรเจนของ DNA แต่เมื่อนักวิจัยเติมน้ำ คริสตัลจะเด้งกลับสู่สภาพเดิมภายในไม่กี่วินาที การศึกษาใหม่นี้อธิบายถึงหน่วยความจำรูปร่างที่เกิดขึ้นหลังจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของคอลลอยด์คริสตัลและไม่สามารถเข้าถึงได้ในคริสตัลประเภทอื่น ในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ผันกลับได้ในวัสดุใหม่เหล่านี้อาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการทำงานเชิงไดนามิกที่เกี่ยวข้อง ซึ่งทำให้มันมีประโยชน์ในการตรวจจับทางเคมีและชีวภาพ ออปติค และซอฟต์โรโบติกส์ บทความ นี้จะตีพิมพ์ในวารสารNature ในวันที่ 12 ตุลาคม Chad A. Mirkin หัวหน้าทีมวิจัยจาก Northwestern กล่าวว่า "คริสตัลที่เปลี่ยนรูปมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง "แต่ DNA ย้อนรอยของมัน ลองนึกภาพว่าถ้าบ้านถูกทำลายโดยพายุเฮอริเคน แต่แล้วตะปูและกระดานทุกอันก็กลับเข้าที่เดิมเพื่อซ่อมแซมบ้านหลังจากพายุผ่านไป นั่นก็เทียบเท่ากับสิ่งที่เกิดขึ้นที่นี่กับคริสตัลเหล่านี้ที่ ระดับนาโน" ผู้บุกเบิกนาโนเทคโนโลยี Mirkin เป็นศาสตราจารย์ George B. Rathmann สาขาเคมีใน Weinberg College of Arts and Sciences ที่ Northwestern และเป็นผู้อำนวยการของ International Institute for Nanotechnology Mirkin ยังเป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวภาพ วิศวกรรมชีวการแพทย์ และวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ใน McCormick School of Engineering และเป็นศาสตราจารย์ด้านการแพทย์ใน Feinberg School of Medicine แห่ง Northwestern University คุณสมบัติใหม่ซึ่งเป็นประเภทของ "ความยืดหยุ่นสูงควบคู่ไปกับหน่วยความจำ รูปร่าง " ถูกควบคุมโดยลำดับเฉพาะของ DNA ที่เชื่อมต่อระหว่างอนุภาคและมีอิทธิพลต่อโครงสร้างของวัตถุและความสามารถในการบีบอัด เนื่องจากความเป็นพลาสติกของคริสตัล จึงสามารถแตกสลายและกลับมารวมกันได้ การค้นพบนี้ต่อยอดจากงานที่ Mirkin เริ่มขึ้นในปี 1996 ในขณะนั้น กลุ่มวิจัยของเขาได้รายงานว่า DNA สามารถใช้เป็นวัสดุพันธะที่เข้ารหัสด้วยลำดับได้อย่างไร ซึ่งเป็นกาวที่สามารถใช้สร้างผลึกคอลลอยด์ ซึ่งบางส่วนมีโครงสร้างและ คุณสมบัติคล้ายกับผลึกทั่วไปที่พบในธรรมชาติ ในขณะที่ชนิดอื่นมีโครงสร้างและคุณสมบัติที่ไม่เคยพบในธรรมชาติ ในต้นฉบับ ผู้เขียนได้อธิบายถึงวิธีใหม่ในการทำคริสตัลให้ใหญ่ขึ้นกว่าที่เคยมีมา ใหญ่พอที่จะสังเกตได้ด้วยตาเปล่า นอกเหนือจากการเปิดใช้การค้นพบหน่วยความจำรูปร่างแล้ว การพัฒนานี้ยังช่วยให้นักวิจัยเหล่านี้สามารถค้นพบวิธีใหม่ๆ ในการใช้คริสตัลเป็นตัวตรวจจับแรงและสารเคมี Mirkin กล่าวว่าเขารู้สึกตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าคุณสมบัติการจำรูปร่างของคริสตัลเหล่านี้จะถูกนำไปใช้อย่างไร ตัวอย่างเช่น ในเซนเซอร์ตรวจจับการไหลในอุปกรณ์ของไหลระดับจุลภาค และในเครื่องตรวจจับโมเลกุลของสารเคมีและชีวภาพ นอกจากนี้ Mirkin กำลังพิจารณาวิธีการใช้คริสตัลที่มีลักษณะเฉพาะเพื่อสร้างวัสดุที่สามารถทนต่อความเสียหายที่ไม่ธรรมดาและคืนสภาพเดิมได้ Mirkin กล่าวว่า "วัสดุเหล่านี้เป็นวัสดุที่น่าทึ่ง แม้กระทั่งความเสียหายต่อผิวหนัง ซึ่งมีความสามารถในการงอกใหม่โดยกำเนิดและน่าทึ่ง ทิ้งรอยแผลเป็นไว้ "ในกรณีนี้จะไม่เกิดขึ้น รหัส DNA ในคริสตัลเหล่านี้จะนำพวกเขากลับสู่สถานะดั้งเดิม ความสามารถนี้สามารถช่วยในการควบคุมปฏิกิริยาเคมีและสร้างสวิตช์ไฟประเภทใหม่ โดยที่ 'เปิด' คือคริสตัลธรรมดา และ 'ปิด' คือสิ่งที่ผิดรูป ซึ่งถูกกระตุ้นโดยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการไหลและแรง"