Mais pour certaines applications, les scientifiques pourraient avoir besoin de construire des structures d'ADN beaucoup plus grandes que quiconque a construit jusqu'à présent. Donc, à ajouter à leur boîte à outils, L'équipe de Yin a cherché des blocs de construction beaucoup plus gros pour correspondre.

Défis d'ingénierie

Yin et ses collègues ont d'abord utilisé l'origami ADN pour créer des blocs de construction extra-larges en forme de trépied de photographe. Le plan était de concevoir ces pieds de trépied pour les attacher bout à bout pour former des polyèdres - des objets avec de nombreuses faces plates qui sont elles-mêmes des triangles, rectangles, ou d'autres polygones.

Mais quand Yin et les trois auteurs principaux de l'article, Ryosuke Iinuma, un ancien chercheur invité du Wyss Institute, Yonggang Ke, Doctorat., un ancien boursier postdoctoral Wyss qui est maintenant professeur adjoint de génie biomédical au Georgia Institute of Technology et à l'Université Emory, et Ralf Jungman, Doctorat, un boursier postdoctoral Wyss, construit de plus grands trépieds et a essayé de les assembler en polyèdres, les grandes jambes des trépieds s'évasaient et vacillaient, ce qui les empêchait de faire des polyèdres du tout.

Les chercheurs ont contourné ce problème en construisant une entretoise horizontale pour stabiliser chaque paire de jambes, tout comme un fabricant de meubles utiliserait un morceau de bois pour ponter les pieds d'une chaise bancale.

Pour coller les pieds du trépied bout à bout, ils ont profité du fait que les brins d'ADN correspondants s'apparient et adhèrent les uns aux autres. Ils ont laissé une étiquette d'ADN accrochée à un pied de trépied, et une étiquette assortie sur la jambe d'un trépied différent avec lequel ils voulaient l'associer.

L'équipe a programmé l'ADN pour qu'il se plie en trépieds robustes 60 fois plus grands que les précédents blocs de construction semblables à des trépieds d'ADN et 400 fois plus grands que les briques d'ADN. Ces trépieds se sont ensuite auto-assemblés en un type spécifique de polyèdre tridimensionnel, le tout dans un seul tube à essai.

En ajustant la longueur de la jambe de force, ils ont construit des trépieds allant du droit au pied évasé. Des trépieds plus droits formaient des polyèdres avec moins de faces et des angles plus nets, comme un tétraèdre, qui a quatre faces triangulaires. Des trépieds plus évasés formaient des polyèdres avec plus de faces, comme un prisme hexagonal, which is shaped like a wheel of cheese and has eight faces, including its top and bottom.

Dans tout, they created five polyhedra:a tetrahedron, a triangular prism, a cube, a pentagonal prism, and a hexagonal prism.

Ultrasharp snapshots

After building the cages, the scientists visualized them using a DNA-based microscopy method Jungmann had helped developed called DNA-PAINT. In DNA-PAINT, short strands of modified DNA cause points on a structure to blink, and data from the blinking images reveal structures too small to be seen with a conventional light microscope. DNA-PAINT produced ultrasharp snapshots of the researchers' DNA cages – the first 3D snapshots ever of single DNA structures in their native, watery environment.

"Bioengineers interested in advancing the field of nanotechnology need to devise manufacturing methods that build sturdy components in a highly robust manner, and develop self-assembly methods that enable formation of nanoscale devices with defined structures and functions, " said Wyss Institute Founding Director Don Ingber, MARYLAND., doctorat "Peng's DNA cages and his methods for visualizing the process in solution represent major advances along this path."