به عنوان یک دستگاه ذخیره سازی و تولید انرژی؛

تولید جریان الکتریکی باDNA

دانشمندان بیان کردند که DNA علاوه بر تحویل طرح ژنتیکی برای تمام موجودات زنده، یک بلوک ساختمانی متنوع برای امور عملی است، آنها DNA را به عنوان یک دستگاه ذخیره سازی آزمایش و جریان الکتریکی از DNA چهار رشته ای تولید شد.

کد خبر: ۲۰۵۸۲۹

تاریخ: ۱۲ اسفند ۱۳۹۶ - ۱۰:۳۶

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از خبرگزاری علم و فناوری از اصفهان، از zmescience، دانشمندان  بیان کردند که DNA علاوه بر تحویل طرح ژنتیکی برای تمام موجودات زنده، یک بلوک ساختمانی متنوع برای امور عملی است، آنها  DNA  را به عنوان یک دستگاه ذخیره سازی آزمایش و جریان الکتریکی از DNA چهار رشته ای تولید شد.

یک روش امیدوار کننده که میتواند 215 پتابیت از دادهها، دو برابر همان مقدار که گوگل و فیس بوک در سرورهایشان رمزگذاری  می کنند در یک گرم DNA قرار می گیرد. در حال حاضر، محققان آمریکایی راه را برای استفاده از DNA در مدارهای میکرو الکترونیک کشف کرده، و سپس آنها نشان دادند که چگونه می توان طراحی، ایجاد و استفاده از یک مدار DNA را که قادر به تقسیم و ترکیب جریان است مورد استفاده قرار داد. این کار بسیار شبیه یک آداپتور است که میتواند لوازم چندگانه را به یک منبع برق متصل کند.

DNA خواص خود ساختاری دارد، و دانشمندان قبلا برای ایجاد ترانزیستورهای گرافن و طراحی داروهای جدید از آن استفاده کرده بودند. این به راحتی کار می کند، زیرا چهار پایه مولکولی (A، T، C و (G می توانند با خودساختاری به دو شکل هجومی متصل شوند، با اتصال مانند قطعات پلاستیکی همپوشانی کنند، همیشه اتصال با T و C با G  ایجاد می شود، ساختارهای مختلف DNA  دو بعدی و سه بعدی به طور سنتی توسط دانشمندان در گذشته با استفاده از این اصل ساده طراحی شده اند.

دو مولکول  درهم پیچیده نیز می تواند بار الکتریکی را در فاصله های قابل توجهی حمل و این را با خودساختاری ترکیب کند، که یک کاندیدای بسیار محرمانه برای کاربردهای مختلف در الکترونیک مانند نانو بوتها، دستگاههای فوتونی یا مدارهای مختلف الکترونیک است.

نونجیان تائو، یکی از همکاران این تحقیق در دانشگاه ایالتی آریزونا  می گوید: "توانایی DNA برای حمل بار الکتریکی برای مدتی تحت بررسی بوده است". "تقسیم و ترکیب مجدد جریان یک ویژگی اساسی مدار الکترونیکی معمولی است.  ما می خواهیم این توانایی را در DNA رونویسی کنیم، اما تا کنون این کاملا چالش برانگیز بوده است. "
یک مشکل وجود  دارد و آن این که در شکل معمولی دوطرفه، DNA  به طور ضعیف جریان را به سه یا چند پایانه تقسیم می کند، و بار در گره های تقسیم یا نقاط همگرایی از بین می رود.  این برای برنامه ها برای کاربرد الکترونیک خوب نیست.  با این حال، دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا، دانشگاه نیویورک و دانشگاه دوک از فرم خاصی از DNA به نام G-quadruplex (G4)  DNA استفاده کردند. همانطور که از نامش بر می آید،  G4-DNA از چهار رشته DNA تشکیل شده است که غنی از گوانین نوکلئوتید (G) هستند.

پنگ ژانگ استاد شیمی دانشگاه دوک و همکارانش در مورد مطالعه جدید می گویند: "DNA قادر به انجام شارژ است، اما برای نانوالکترونیک مفید است، باید با تقسیم یا ترکیب آن، بتواند با استفاده از بیش از یک مسیر، شارژ مستقیم را انجام دهد. ما این مشکل را با استفاده از quadruplex guanine (G4) حل کردیم که در آن یک شارژ می تواند به یک دوبلکس در یک طرف این واحد و در خارج از هر دو دوپلکس در طرف دیگر برسد "
ژانگ می گوید: "این اولین قدم برای انتقال بار از طریق ساختار شاخه ای است که بطور انحصاری از DNA ساخته شده است و احتمال دارد که مراحل بعدی به نانوالکترونیک مبتنی بر DNA متصل شوند، این شامل دستگاه های ترانزیستور مانند در مواد "پیش برنامه ریزی شده" خود ساختاری هستند.

DNA  کروپرولکس به طور طبیعی غنی از گوانین به وجود می آید، یک پیکربندی که می تواند در تلومرها، انتهای کروموزوم های خطی که نقش کلیدی در پیری دارند پیدا شود. برخی از تحقیقات کروپرولکس G4را با داروها به دلایل درمانی هدف قرار داده اند.  پیش از این، تحقیقات نشان داد که چهارسوپلکسهای DNA در تلومرها فعالیت آنزیمی مسئول تلومر را کاهش می دهند و در 85 درصد از کل سرطانها دخیل هستند.

در میان موضوعات دیگر،G4 DNA   گوانین پایه تشکیل شده که پیوند هیدروژنی با همسایگان نزدیک خود را تشکیل می دهند ویژگی های حمل و نقل بار را بهبود داده است. این امر به محققان اجازه داد تا از G4 DNA و سیمهای دو رشته استفاده کنند تا پایانه هایی برای تقسیم یا ادغام جریان الکتریکی ایجاد کنند. پیش از این، دانشمندان سعی کرده بودند اتصالات الکتریکی شکل را با DNA معمولی دو سیگنال ایجاد کنند، که به علت خواص ذاتی ضعیف حمل بار آن، شکست خورده بود.

هدایت شارژ نانوساختار G4-DNA با استفاده از میکروسکوپ تونلی (STM)، که نوک آن در تماس با مولکول قرار گرفت اسکن شد، شکستن و اصلاح اتصالات در طی جریان از طریق هر پایانه ضبط واندازه گیری شد. این روش "شکستن اتصال" به محققان اجازه داد تا تمام انواع مدارات اولیه را برای رسیدن به حداکثر انتقال بار تحویل دهند.

مقاله ای که در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده، علاوه بر باز کردن دربی جدید برای الکترونیک نوآورانه مبتنی بر G4 ،چشم انداز جدیدی را در مورد نحوه حفظ یکپارچگی ژنتیکی در سلول ها به وجود می آورد و همچنین می تواند به ما یاد دهد که چگونه بیماری های مختلف مکانیسم های اصلاح کنندگی DNA را از بین می برند.