Utiliser un robot LEGO comme mélangeur de gradient pour purifier les nanostructures d'ADN en origami

Vue latérale du mélangeur de gradient LEGO pendant (A) sa position initiale et (B) sa phase de basculement horizontal. (1) Support de tube à centrifuger imprimé en 3D. (2) Moteur de rotation pour faire tourner les tubes en position horizontale. (3) Servomoteur de rotation chargé d'incliner les tubes horizontalement. (4) Grand engrenage gris reliant les deux moteurs avec son petit engrenage complémentaire. (5) L'échafaudage qui maintient la structure ensemble. (6) Le contrôleur LEGO pour orchestrer les mouvements des deux moteurs. Les câbles noirs sont tracés en blanc pour plus de clarté. Crédit :Sentosa et al, *PLOS ONE* (2023) CC-BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

Une équipe de bio-ingénieurs de l'Arizona State University a trouvé un moyen d'utiliser un robot LEGO comme mélangeur de gradient dans une partie d'un processus visant à créer des nanostructures d'origami à ADN. Dans leur article publié sur le site en libre accès PLOS ONE , le groupe décrit comment ils ont fabriqué leur mixeur et ses performances.

Pour créer des structures d’origami d’ADN, une purification des nanostructures d’origami d’ADN est nécessaire. Cela se fait généralement à l’aide d’une centrifugation à zone de taux, qui implique l’utilisation d’une machine relativement coûteuse, un mélangeur à gradient. Dans ce nouvel effort, l'équipe de l'ASU a découvert qu'il était possible de construire un tel mixeur à l'aide de kits LEGO disponibles dans le commerce.

Les mélangeurs à gradient fonctionnent en faisant tourner le matériau à l'intérieur de tubes cylindriques, mais ils nécessitent un moyen de verser les ingrédients dans les tubes. Ainsi, au départ, les tubes doivent être positionnés verticalement. Ensuite, une fois les bouchons placés sur le dessus pour éviter tout déversement, les tubes sont déplacés en position horizontale puis filés. Cela sépare le matériau dans le liquide en un gradient.

Pour fabriquer un robot mélangeur de dégradé LEGO, l'équipe est partie d'une base simple et a construit un robot à un seul bras dessus. Le bras maintient et guide une plateforme à laquelle les tubes peuvent être connectés. Comme pour la version commerciale, une fois les tubes remplis et bouchés, le bras du robot fait tourner les tubes lentement pour mélanger le contenu. Il abaisse ensuite les tubes en position verticale et les fait tourner rapidement.

Les tests ont montré que le robot était capable de mélanger et de séparer les matériaux requis ainsi que les versions commerciales, même s'il coûtait considérablement moins cher. L'équipe de recherche note que l'ensemble du mélangeur, y compris les deux moteurs (un pour le placement, l'autre pour la rotation), était constitué uniquement de pièces LEGO, à l'exception du support de tube :ils l'ont fabriqué à l'aide d'une imprimante 3D.

L'équipe de recherche suggère que non seulement leur robot LEGO peut être utilisé comme mélange de gradients dans des applications du monde réel; cela montre que de nombreuses autres machines de laboratoire coûteuses pourraient être fabriquées en utilisant une approche similaire.

Plus d'informations : Jason Sentosa et al, Robots LEGO à mélange de gradients pour purifier des nanostructures d'origami d'ADN de plusieurs composants par centrifugation zonale, PLOS ONE (2023). DOI :10.1371/journal.pone.0283134

Informations sur le journal : PLoS ONE