מחקר זה מומן בחלקו על-ידי התוכנית מרכז פיתוח מחקר הכללית דרך נבחרת מחקר קרן של Korea(NRF) ממומן על ידי משרד המדע, ICT (MSIT) (2015K1A4A3047345) Nano· פיתוח חומרים טכנולוגיה תוכנית דרך לאומי מחקר קרן של קוריאה (ב- NRF) ממומן על ידי משרד המדע ICT (MSIT) (2012M3A7A9671610). המכון למחקר הנדסי-אונ' סאול מסופקים מכוני מחקר לעבודה זו. מחברים להכיר תודתי לכיוון יון טה-יאנג (מדעי הביולוגיה, אונ' סאול) בנוגע ספקטרוסקופיה זריחה על הניתוח סריג.

1. עיצוב של 6 על ידי ארון תקשורת אקורדיון דנ א 6 עם caDNAno14
<ol><li>להוריד ולהתקין תוכנה caDNAno 2.014 לעצב ארון אקורדיון דנ א (caDNAno 2.5 זמינה גם ב- https://github.com/cadnano/cadnano2.5). פתח caDNAno14 ' ולחץ על ' כלי מרובע כדי להוסיף תפקיד חדש עם סריג מרובע '.</li>
	<li>מספר כל קרן של המדף אקורדיון ולצייר בלוח השמאלי סריג של caDNAno14 (איור 2).</li>
	<li>לחץ על הכלי עיפרון וצייר בכל הקורה בלוח העריכה נכון caDNAno14. הפסקה קורות בכל 32 bp, אשר עבור המפרקים בין קורות סמוכות. מקום סיכות ג'יי ג'יי אברהמס באותה העמדה המפרקים. להשתמש בכלי הוספת הכלי עיפרון caDNAno14 לתת את המפרקים יש נוספת ג'יי ג'יי אברהמס חד גדילי.</li>
	<li>לחץ על הכלי עיפרון וחבר המפרקים. לכל קרן יש שבעה בתי עסק.</li>
	<li>צור ג'יי ג'יי אברהמס לגרדום כדי למזג פיגומים לתוך הלולאה יחיד על-ידי שימוש בפיגומים שדווחה בעבר ניתוב אלגוריתם11. אל תתנו את התחום מחייב מינימום בין הגדילים לגרדום והידוק להיות פחות מ 8 bp (איור 3).</li>
	<li>למקם פיגומים שלא נעשה בהם שימוש באסיפה על הקודקודים ממוקם משני צדי המדף אקורדיון, כפי שמוצג באיור3.</li>
	<li>לחץ על לשבור את הכלי. לשבור את הגדילים איפה סיכות גדילי מעגלית או יותר מ 60 bp.</li>
	<li>לעצב את נעילת התאים.<ol>
<li>לחץ על לשבור את הכלי. הפסקה 8 bp של אזור ה-DNA סיכות כדי להפוך חלק דביק ולמחוק 8 bp של אזור ה-DNA סיכות. ישנם 18 חלקים דביק (איור 1) בארון 6 על ידי 6 אקורדיון.</li>
		<li>מקום רצפים לאחור משלים החלקים דביק בשני קצותיו של מנעול קווצות ולחבר אותם על ידי אזור הגישור, אשר מורכב של פולי T קווצות לאורך הרצוי (איור 1B).</li>
		<li>עבור תצורת, להוסיף 8 bp של רצפי מקום אחיזה לרגל בקצה של ה-DNA מנעולים סטרנד העקירה. הרצף מקום אחיזה לרגל בשימוש הוא בטבלה מס ' 2.</li>
		<li>להכין את הגדילים poly A אשר נמצאים הפוך משלימים לאזור גישור.</li>
		<li>גדילי עיצוב שמבטלות משלים המנעולים DNA לניסוי. שינוי תצורה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחץ על הכלי רצף ולחץ על DNA לגרדום. לבחור לגרדום כמו M13mp18 רגיל. לחץ על כלי ייצוא , שמירת רצף בתבנית csv (טבלה 1).</li>
</ol>2. לדמות את המבנה עם oxDNA
<ol><li>הורד והתקן את16,oxDNA17. קוד המקור האחרון זמין על https://sourceforge.net/projects/oxdna/files/.</li>
	<li>להפוך קבצי תצורה החל מקובץ14 caDNAno שימוש ב- script פייתון 'cadnano_interface.py', אשר מסופק באריזה17 16,oxDNA. השימוש הוא כדלקמן: 'פייתון cadnano_interface.py cadnano_file.json ר'. טופולוגיה הקובץ של קובץ התצורה נוצרים עכשיו. הערה: הקובץ טופולוגיה כולל כמה קווצות, נוקלאוטידים נמצאים המבנה ואת מידע לגבי עמוד שדרה-עמוד השדרה הקשרים בין נוקלאוטידים. קובץ התצורה כוללת מידע כללי כגון timestep, אנרגיה, גודל התיבה. התמצאות מידע כגון מיקום וקטורי בסיס עמוד השדרה וקטור, וקטור נורמלי, מהירות, מהירות זוויתית של נוקלאוטידים הוא גם כלולים (איור 4).</li>
	<li>לשנות את המידע בקובץ התצורה וטופולוגיה מ caDNAno14 כדי לגרום להם משקפים את המידע המבני אמיתי של ארון התקשורת אקורדיון. קורות כל מסודרים במקביל כאשר הם דמיינו את הטופולוגיה וקובצי תצורה מ caDNAno14 . עם זאת, המדף אקורדיון הוא מבנה סריג אז המרחק בין נוקלאוטידים בונדד רחוק עבור הסימולציה (איור 5).<ol>
<li>לסובב כל קרן ולעבור מבנה סריג הרצוי. 9 טורים משמאל בקובץ התצורה הם וקטור המיקום, עמוד שדרה-בסיס וקטור, וקטור נורמלי (איור 4). כדי לסובב את קרן, לסובב כל עמדה, וקטורים. בסיס עמוד השדרה, ואני רגילה באמצעות טרנספורמציה המסתובבת. לאחר מכן להזיז קרן על-ידי שינוי וקטור המיקום כדי לאתר אותו, כמוצג באיור5.</li>
		<li>להירגע למבנה באמצעות קובץ ה-script מסופק באריזה oxDNA (עיין בדוגמה $oxDNA/דוגמאות/RELAX_INITIAL_CONFIGURATION למידע נוסף).</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל את הסימולציה דינמיקה מולקולרית עבור 10 מיליון שלבים באמצעות קובץ התצורה רגועה. השימוש הוא כדלקמן: '. / oxDNA < input >' שמירת נתוני כל 5000 או 10000 צעדים.</li>
	<li>ויזואליזציה הערה: המבנים היו visualized באמצעות כמו.<ol>
<li>הורד והתקן את הגירסה העדכנית ביותר של כמו (https://sourceforge.net/projects/cogli1/).</li>
		<li>להפעיל את כמו עם קבצי תצורה וטופולוגיה סימולציה oxDNA. השימוש הוא כדלקמן: '. / cogli1 -t < טופולוגיה קובץ >< קובץ תצורה >'.</li>
		<li>להסתיר את תיבת על-ידי הקשה על b.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. סינתזה של המבנה
הערה: שיטת סינתזה מותאמת מן הקודם פרוטוקול15,18.
<ol><li>לרכוש במקום DNA מעוצב מ ספק oligonucleotide.</li>
	<li>התאם את הריכוז של אלה סיכות דנ א כדי 100 μM בעזרת נוקלאז ללא מים.<ol>
<li>בריכה כל צירוף ד. נ המהווה את מבנה 'שחררו את המדינה' לתוך שפופרת אחת ולהתאים את ריכוז μM 2 על גדיל אחד.</li>
		<li>מאגר ה-DNA נעל קווצות לפי אורך ומספר אתרי נעל לתוך צינורות ולהתאים את ריכוז μM 2 על גדיל אחד. אתרי נעל 18, 9 ו- 4 משמשים. הוסף פולי A גדילי אשר משלימים לאזור גישור-ריכוז זהה.</li>
		<li>גדילי בריכה שמבטלות משלימים ל- DNA לנעול חוטים האורך לתוך צינורות ולהתאים את ריכוז μM 2 על גדיל אחד.</li>
	</ol>
</li>
	<li>להכין תמיסת MgCl-2 , 300 ננומטר על ידי ערבוב 70 μL של מים נטולי נוקלאז ו 30 μL של הפתרון2 1 μM MgCl. הכן 5 x טריס EDTA פתרון על ידי ערבוב μL 95 נטול נוקלאז מים ו 5 μL של הפתרון טריס EDTA 100 x.</li>
	<li>להוסיף 2 μL של הידוק ה-DNA, μL 1.1 בפתרון2 MgCl, 2 μL של פתרון טריס EDTA, 7.6 μL של מים נטולי נוקלאז ו- 7.3 μL של ה-DNA לגרדום אשר הריכוז הוא 110 nM כדי להפוך μL 20 מניות מעורבת. להגדיר את הריכוז הסופי של לגרדום דנ א ל-40 ננומטר, להדק את הדנ א 200 ננומטר, MgCl2 16 מ"מ ו- EDTA טריס לפתרון 0.5 x.</li>
	<li>במהירות חום הפתרון מלאי מעורבות של הצנטרפוגה תרמי עד 80 ° C וקריר עד 60 ° צלזיוס בקצב של 4 דקות לכל ° C וקריר מ- 60 ° C עד 4 ° C בקצב של 40 דקות לכל מעלות צלזיוס.</li>
</ol>4. טיהור של המבנה
הערה: דוגמאות של כל המבנים היו טהור לפני ניתוח. בסעיף זה, נתאר הפרוטוקול של פג-טיהור, אשר מותאם בין ספרות הקודם19. המדגם יכול גם להיטהר על ידי אלקטרופורזה בג'ל כפי שמתואר בספרות הקודם15,18.
<ol><li>להכין 5 מ' של NaCl, טריס x 100-EDTA.</li>
	<li>הכן משקעים-מאגר על ידי ערבוב μL 150 של 8000 פג, 500 μL של 100 x טריס EDTA, μL 101 של 5 M NaCl 249 μL של נוקלאז ללא מים.</li>
	<li>הכן היעד-מאגר על ידי ערבוב μL 5.5 בפתרון nM MgCl2 300 מ סעיף 3.3, μL 10 בפתרון טריס EDTA x 5 של סעיף 3.3 ו μL 84.5 נוקלאז ללא מים.</li>
	<li>מיקס 20 μL של המבנה מסונתז בסעיף 3, μL 20 משקעים-מאגר של סעיף 4.2. ואז לסובב המניה מעורב ב g x 16000-4 מעלות צלזיוס. הסר את תגובת שיקוע, להמיס צניפה במאגר-המטרה של סעיף 4.3.</li>
</ol>5. שינוי תצורה של ארון התקשורת אקורדיון ממצב' חינם' כדי 'נעול המדינה'
<ol><li>לסנתז את המבנה ללא DNA מנעולים לניסוי תצורה.</li>
	<li>להכין את נעילת התאים של סעיף 3.</li>
	<li>להוסיף 2 μL של DNA נעל קווצות לאורך הרצוי לתוך 20 μL של המבנה מסונתז. הריכוז של גדילי נעל ה-DNA הוא גבוה פי חמישה מאשר המבנה.</li>
	<li>דגירה המדגם על 0, 10, 25, 50 או 100 דקות כדי לראות כמה מהר שינוי תצורה מתרחשת.<ol>
<li>הדגירה 100 דקות, דגירה המדגם ב 50 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות, מגניב לאט עד 25 ° C בקצב של 0.33 ° C/דקה.</li>
		<li>הדגירה 50 דקות, דגירה המדגם ב 50 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות, מגניב לאט עד 25 ° C בקצב של 0.66 מעלות/דקות.</li>
		<li>הדגירה 25 דקות, דגירה המדגם ב 50 מעלות צלזיוס במשך 7.5 דקות, מגניב לאט עד 25 ° C בקצב של 1.32 ° C/דקה.</li>
		<li>הדגירה 10 דקות, דגירה המדגם ב 50 מעלות צלזיוס במשך 3 דקות, מגניב לאט עד 25 ° C בקצב של 3.3 ° C/דקה.</li>
		<li>עבור הדגירה 0 דקות, לאחסן לדוגמה 4 ° C מימין לאחר הוספת מנעולי התאים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מיד לאחר השלב attaching, במהירות לקרר את הדגימה עד 4 ° C כדי למנוע דנטורציה בלתי רצויים.</li>
</ol>6. שינוי תצורה של ארון התקשורת אקורדיון מ 'נעול במצב' למצב' חינם'
<ol><li>לסנתז את המבנה עם מנעולים הדנ א לאורך הרצוי עבור הניסוי תצורה.</li>
	<li>להכין את הגדילים משלימים הפוכה של סעיף 3.</li>
	<li>להוסיף 2 μL של קווצות הם להפוך משלים המנעול גדילי לאורך הרצוי לתוך 20 μL של המבנה מסונתז. הריכוז של גדילי נעל ה-DNA הוא גבוה פי חמישה מאשר המבנה.</li>
	<li>דגירה המדגם על 0 12, 60, 120, 240 דקות לראות באיזו מהירות שינוי תצורה מתרחשת.<ol>
<li>ה-12, 60, 120, דגירה 240 דקות, במהירות לחמם את הדגימה עד 40 ° צלזיוס, לאט להתקרר עד 20 מעלות צלזיוס למשך הזמן המתאים לכל. מיד לאחר השלב התולש, במהירות לקרר את הדגימה עד 4 ° C כדי למנוע דנטורציה בלתי רצויים.</li>
		<li>עבור הדגירה 0 דקות, לאחסן לדוגמה 4 ° C מימין לאחר הפוכה גדילים משלימים נוספים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>7. TEM הדמיה
הערה: פרוטוקול הדמיה TEM הותאמה ספרות קודמת18,20.
<ol><li>הכן 1.25 מ' NaOH פתרון על ידי ערבוב 87.5 μL של מים נטולי נוקלאז μL 12.5 בפתרון NaOH 10 מ'.</li>
	<li>להוסיף 1 μL של 1.25 מ' NaOH פתרון μL 50 של הפתרון formate uranyl 2%.</li>
	<li>מערבולת הפתרון במשך 3 דקות, צנטריפוגה-מהירות מקסימלית במשך 3 דקות. להפקיד μL 3 המדגם מטוהרת על הרשת TEM משוחררים-זוהר במשך 3 דקות, במהירות לשטוף עם נייר סינון.</li>
	<li>להפקיד 7 μL של uranyl מוכן formate פתרון למשך 30 שניות, במהירות לשטוף עם נייר סינון.</li>
	<li>למדוד את האורך והזווית של המבנה אקורדיון עם תמונה מאת TEM.</li>
</ol>8. סריג ניתוח
<ol><li>השתמש אטו 550 וצבע אטו 647N, אשר המרחק פורסטר הוא 6.5 ננומטר. החלף גדילי fluorescently שכותרתה הידוק 58 ו- 117 הידוק בטבלה 1. ואז לסנתז את המבנה עם גדילים fluorescently עם תוויות ברורות על ידי השיטה המתוארת בסעיף 3.</li>
	<li>למדוד את הריכוז של המדגם מטוהרים.</li>
	<li>לנרמל את הדגימה כדי 10 ננומטר, טען 50 μL כדי microplates 384 טוב.</li>
	<li>לרגש את הדגימה עם צבעי התורם ואת מקבל ב 550 ננומטר ולמדוד ספקטרום קרינה פלואורסצנטית מ- 570 nm 800 nm עם fluorometer.</li>
	<li>למדוד את ספקטרום קרינה פלואורסצנטית המדגם התורם בלבד באותה דרך.</li>
	<li>לרגש את צבעי המדגם-650 nm ואת ספקטרום פלורסצנטיות מדידה של 670 nm 800 ננומטר. . זה כדי למדוד את ריכוז מקבל...</li>
	<li>להשיג את סטיות תקן באמצעות חזרה על אותו ניסוי עם שלוש דוגמאות, מסונתז ומותאמים מטוהרים בנפרד.</li>
	<li>לחשב את היעילות סריג עם יחס שיטה כפי שתואר על ידי המשוואה להלן21. <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/58364/58364eq1.jpg"> DA550: מקבל שיא עוצמת קרינה פלואורסצנטית המדגם ועם התורם מקבל ב 550 ננומטר עירור. D550: עוצמת קרינה פלואורסצנטית פליטה מקבל טווח המדגם התורם בלבד-550 ננומטר עירור. DA650: מקבל שיא עוצמת קרינה פלואורסצנטית המדגם ועם התורם מקבל ב 650 nm עירור.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Andersen, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+a+nanoscale+DNA+box+with+a+controllable+lid.">Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid.</a> Nature. 459 (7243), 73-76 (2009).</li><li>Cha, T. -. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+principles+of+DNA+enzyme+based+walkers:+Translocation+kinetics+and+photo-regulation.">Design principles of DNA enzyme based walkers: Translocation kinetics and photo-regulation.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (29), 9429-9437 (2015).</li><li>Gerling, T., Wagenbauer, K. F., Neuner, A. M., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+DNA+devices+and+assemblies+formed+by+shape-complementary,+non-base+pairing+3D+components.">Dynamic DNA devices and assemblies formed by shape-complementary, non-base pairing 3D components.</a> Science. 347 (6229), 1446-1452 (2015).</li><li>Pinheiro, A. V., Han, D., Shih, W. M., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+opportunities+for+structural+DNA+nanotechnology.">Challenges and opportunities for structural DNA nanotechnology.</a> Nature nanotechnology. 6 (12), 763-772 (2011).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+the+speed+limit+of+toehold+exchange+with+a+cartwheeling+DNA+acrobat.">Exploring the speed limit of toehold exchange with a cartwheeling DNA acrobat.</a> Nature Nanotechnology. 1, (2018).</li><li>Krishnan, Y., Simmel, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nucleic+acid+based+molecular+devices.">Nucleic acid based molecular devices.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50 (14), 3124-3156 (2011).</li><li>Liu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+DNA+tweezer-actuated+enzyme+nanoreactor.">A DNA tweezer-actuated enzyme nanoreactor.</a> Nature communications. 4, 2127 (2013).</li><li>Douglas, S. M., Bachelet, I., Church, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+logic-gated+nanorobot+for+targeted+transport+of+molecular+payloads.">A logic-gated nanorobot for targeted transport of molecular payloads.</a> Science. 335 (6070), 831-834 (2012).</li><li>Kuzyk, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+3D+plasmonic+metamolecules.">Reconfigurable 3D plasmonic metamolecules.</a> Nature Materials. 13 (9), 862-866 (2014).</li><li>Zhou, C., Duan, X., Liu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+plasmonic+nanorod+that+walks+on+DNA+origami.">A plasmonic nanorod that walks on DNA origami.</a> Nature communications. 6, 8102 (2015).</li><li>Choi, Y., Choi, H., Lee, A. C., Lee, H., Kwon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Reconfigurable+DNA+Accordion+Rack.">A Reconfigurable DNA Accordion Rack.</a> Angewandte Chemie International Edition. 57 (11), 2811-2815 (2018).</li><li>Chen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+the+Mechanical+Properties+of+DNA+Origami+Tiles+and+Controlling+the+Kinetics+of+their+Folding+and+Unfolding+Reconfiguration.">Understanding the Mechanical Properties of DNA Origami Tiles and Controlling the Kinetics of their Folding and Unfolding Reconfiguration.</a> Journal of the American Chemical Society. 136 (19), 6995-7005 (2014).</li><li>Han, D., Pal, S., Liu, Y., Yan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+and+cutting+DNA+into+reconfigurable+topological+nanostructures.">Folding and cutting DNA into reconfigurable topological nanostructures.</a> Nature Nanotechnology. 5 (10), 712-717 (2010).</li><li>Douglas, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+3D+DNA-origami+shapes+with+caDNAno.">Rapid prototyping of 3D DNA-origami shapes with caDNAno.</a> Nucleic Acids Research. 37 (15), 5001-5006 (2009).</li><li>Castro, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+primer+to+scaffolded+DNA+origami.">A primer to scaffolded DNA origami.</a> Nature methods. 8 (3), 221-229 (2011).</li><li>Ouldridge, T. E., Louis, A. A., Doye, J. P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+Nanotweezers+Studied+with+a+Coarse-Grained+Model+of+DNA.">DNA Nanotweezers Studied with a Coarse-Grained Model of DNA.</a> Physical Review Letters. 104 (17), 178101 (2010).</li><li>Snodin, B. E. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Simulation+of+the+Self-Assembly+of+a+Small+DNA+Origami.">Direct Simulation of the Self-Assembly of a Small DNA Origami.</a> ACS Nano. 10 (2), 1724-1737 (2016).</li><li>Amir, Y., Abu-Horowitz, A., Bachelet, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Folding+and+Characterization+of+a+Bio-responsive+Robot+from+DNA+Origami.">Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami.</a> Journal of Visualized Experiments. (106), e51272 (2015).</li><li>Stahl, E., Martin, T. G., Praetorius, F., Dietz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+and+Scalable+Preparation+of+Pure+and+Dense+DNA+Origami+Solutions.">Facile and Scalable Preparation of Pure and Dense DNA Origami Solutions.</a> Angewandte Chemie International Edition. 53 (47), 12735-12740 (2014).</li><li>Wei, B., Vhudzijena, M. K., Robaszewski, J., Yin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembly+of+Complex+Two-dimensional+Shapes+from+Single-stranded+DNA+Tiles.">Self-assembly of Complex Two-dimensional Shapes from Single-stranded DNA Tiles.</a> Journal of Visualized Experiments. (99), e52486 (2015).</li><li>Clegg, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+resonance+energy+transfer+and+nucleic+acids.">Fluorescence resonance energy transfer and nucleic acids.</a> Methods in enzymology. 211, 353-388 (1992).</li><li>Kopperger, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+self-assembled+nanoscale+robotic+arm+controlled+by+electric+fields.">A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields.</a> Science. 359 (6373), 296-301 (2018).</li><li>Lauback, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+magnetic+actuation+of+DNA+nanodevices+via+modular+integration+with+stiff+micro-levers.">Real-time magnetic actuation of DNA nanodevices via modular integration with stiff micro-levers.</a> Nature Communications. 9 (1), 1446 (2018).</li></ol>

המחברים אין לחשוף

פרוטוקול זה מציג את כל התהליך של עיצוב, הדמיה, סינתזה, וניתוח של בסיסי 2D DNA אקורדיון ארון התקשורת. עיצוב ששונה והכללים סימולציה תוארו כי החוק עיצוב שונה מזו של אוריגמי DNA רגיל, בכך המדף אקורדיון DNA יש נוקלאוטידים נוספים ג'יי ג'יי אברהמס גמישות14,15. מכאן, אנו מצפים כי הפרוטוקול יכול להאיץ מחקרים שונים באמצעות מתלים אקורדיון הדנ א. בנוסף, ניתן להחיל את הפרוטוקול המתואר גם מחקר אחרים באמצעות ננו-מבנה ה-DNA ולא סטנדרטי DNA אוריגמי.
למבני חוץ המבנה הבסיסי 2D הפגינו במחקר הנייר המקורי, העיצוב יכול להיעשות עם שינויים של הפרוטוקול המתואר. בקצרה, מבנה איגרוף-כפפה-האביב תוכנן על-ידי שינוי של קרן מספר ואורך של הדגם הבסיסי. ניתן גם ליצור מבנים nanotubular תלת-ממד על-ידי חיבור שני הקצוות של מבנה מתלה אקורדיון 2D. אולם, כדי לדמות את המבנים 3D, יש לקחת בחשבון את המיקום הראשוני של הקורות במרחב תלת-ממדי, המצב ההתחלתי של הקורות אמור היה כפוף. לכן, נדרש יותר טרנספורמציה חישובית. עיצוב, הדמיה של שונים 2D and 3D DNA אקורדיון ארון תקשורת מבני תיעשה על ידי פיתוח התוכנית בעזרת מחשב בעתיד מחקר.
מהירות הדיר של הופעה גם הם גורמים חשובים בתחום דינמי ננוטכנולוגיית דנ א. לאחרונה דינמי מבנים DNA המגיבות חיצוני חשמלי או שדה מגנטי הציע, פעלו עם מהירות גבוהה22,23. בעוד המדף אקורדיון DNA אפשרה הופעה קולקטיבית של מספר קורות ה-DNA, מהירות שינוי תצורה היה לא לשפר באופן משמעותי מאז הופעה מבוססת על עקירה גדיל ה-DNA. ליישומים עוד יותר, בתגובה לגירויים חיצוניים צריך להשתפר על ידי אופטימיזציה של עיצוב נעל ה-DNA או באמצעות אחר גירויים חיצוניים.
כמו לימוד יישום עבור המבנה אקורדיון reconfigurable, חומרים פונקציונליים שונים כגון מולקולות הסם, חלקיקים, או חלבונים יכול להיות מצורף למבנה. בשביל זה, המולקולות ניתן לחבר את הידוק שקיים במיקום המיועד. בסך הכל, מגוון רחב של מחקרים יישום יכול להתבצע באמצעות פרוטוקול זה והשינויים שלו.

מערכות מכאניות המבוסס על ה-DNA nanostructures או DNA ננו משינס1,2,3,4,5 הם ייחודיים משום שהם מייצרים תנועה הננומטרי מורכבות ב- 2D and 3D ננומטר ל רזולוציה ångström, על-פי3,2,גירויים למערכות ביולוגיות שונות6. על ידי הצמדת חומרי פונקציונלי על מבנים אלה ושליטה על עמדותיהם, מבנים אלה ניתן ליישם בתחומים שונים. לדוגמה, ה-DNA ננו משינס הוצעו עבור הכור מולקולרית7, משלוח סמים8ו-9,מערכות nanoplasmonic10.
בעבר, הצגנו reconfigurable DNA אקורדיון המדף, אשר יכול לתפעל רשת הננומטרי 2D או 3D של אלמנטים11 (איור 1 א'). שלא כמו אחרים ננו משינס DNA רק לשלוט כמה אלמנטים, פלטפורמת יכולים באופן קולקטיבי לתמרן אלמנטים 2D או 3D מעת לעת ערוכים לשלבים שונים. אנו צופים כי רשת תגובה כימית וביולוגית לתכנות או מערכת מחשוב מולקולרי יכול להיבנות מהמערכת שלנו, על ידי הגדלת מספר הרכיבים לשליטה. המתלה אקורדיון הדנ א הוא מבנה, שבו הרשת של קורות DNA מרובים מחובר המפרקים המורכב חד גדילי הדנ א (איור 1B). המתלה אקורדיון שנוצר על ידי הקורות דנ א למנוחת מאת המנעולים הדנ א, אשר hybridize לחלק דביק של קורות, לשנות את הזווית בין הקורות על פי אורך החלק גישור של המנעולים (מצב סגור). בנוסף, שינוי תצורה צעד מרובת מומחש הוספת מנעולים חדשים לאחר היווצרות המדינה בחינם על ידי ניתוק DNA מנעולים עד12,הזחה סטרנד מבוססי מקום אחיזה לרגל13.
ב פרוטוקול זה, אנו מתארים את התהליך כולו של סינתזה ועיצוב של ארון התקשורת אקורדיון דנ א reconfigurable. הפרוטוקול כולל עיצוב, הדמיה, רטוב-מעבדת ניסויים וניתוח לסינתזה של המדף אקורדיון הדנ א של 6 על ידי 6 רשתות שינוי, שינוי של תצורה אלה. המבנה מכוסה הפרוטוקול הוא הדגם הבסיסי של ה מחקר קודמות11 והוא 65 ננומטר על ידי 65 ננומטר בגודלם, בהיקף של 14 קורות. מבחינת עיצוב, הדמיה, העיצוב מבנית של המדף אקורדיון שונה קונבנציונאלי DNA אוריגמי14,15 (קרי, בצפיפות). לכן, כלל עיצוב, הדמיה מולקולרית שונו שיטות מסורתיות. כדי להדגים, אנו מראים את טכניקת עיצוב באמצעות הגישה ששונה caDNAno14 והסימולציה של המדף אקורדיון באמצעות16,oxDNA17 עם תסריטים נוספים. לבסוף, מתוארים שני הפרוטוקולים של TEM, סריג לצורך ניתוח של מבנים מתלה אקורדיון שתצורתו נקבעה.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>M13mp18 Single-stranded DNA</td>
			<td>NEB</td>
			<td>N4040s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M MgCl2 Solution</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>M2001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-EDTA buffer</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>T2142</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuclease-Free Water</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>129114</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5M Sodium Chloride solution</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>s2007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEG 8000</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1546605</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10N NaOH</td>
			<td>Biosesang</td>
			<td>S2038</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Uranyl formate</td>
			<td>Thomas Science</td>
			<td>C993L42</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal cycler C1000</td>
			<td>Biorad</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanodropic 2000</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM (LIBRA 120)&#160;&#160;</td>
			<td>Carl Zeiss</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorometer Enspire 2300</td>
			<td>Perkin-Elmer</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Labogene</td>
			<td>LZ-1580</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and synthesis of a reconfigurable dna accordion rack

במערכות מבוססות-ננו-מבנה ה-DNA מכני או ננו משינס הדנ א, אשר מייצרים תנועה הננומטרי מורכבות ב- 2D and 3D ננומטר לרזולוציה ångström, הראה פוטנציאל גדול בתחומים שונים של ננו-טכנולוגיה כגון הכורים מולקולרית, משלוח סמים, ומערכות nanoplasmonic. Reconfigurable DNA אקורדיון המדף, אשר באופן קולקטיבי שבאפשרותך לתפעל רשת הננומטרי 2D או 3D של אלמנטים, בשלבים מרובים בתגובה הקלט דנ א, מתואר. פלטפורמת יש פוטנציאל להגדיל את מספר רכיבים ננו משינס DNA ניתן לשלוט של מספר רכיבים כדי מידה רשת בשלבים רבים של שינוי תצורה.
ב פרוטוקול זה, אנו מתארים את התהליך ניסיוני של reconfigurable ה-DNA אקורדיון ארון התקשורת של 6 על ידי 6 רשתות שינוי. הפרוטוקול כולל עיצוב כלל וסימולציות הליך של המבנים ושל ניסוי רטוב-lab סינתזה, שינוי תצורה. בנוסף, ניתוח המבנה באמצעות TEM (במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים) וקשת/קשתית (העברת אנרגיה של קרינה פלואורסצנטית תהודה) נכלל בפרוטוקול. שיטות הדמיה ועיצוב חדשניים מכוסה פרוטוקול זה יסייע לחוקרים להשתמש המדף אקורדיון DNA עבור יישומים נוספים.

Watch this Scientific Journal Video about Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack at JoVE.com

Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

אנו מתארים פרוטוקול מפורט עבור עיצוב, הדמיה, רטוב-מעבדת ניסויים וניתוח עבור מתלה reconfigurable של אקורדיון הדנ א של 6 על ידי 6 רשתות.

עיצוב, סינתזה של ארון אקורדיון דנ א Reconfigurable

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m ...

design-and-synthesis-of-a-reconfigurable-dna-accordion-rack

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

7.0K Views.  Seoul National University. אנו מתארים פרוטוקול מפורט עבור עיצוב, הדמיה, רטוב-מעבדת ניסויים וניתוח עבור מתלה reconfigurable של אקורדיון הדנ א של 6 על ידי 6 רשתות.

Video: Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

Gold Nanostar Synthesis with a Silver Seed Mediated Growth Method

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest in using nano-colloids for photo-thermal ablation, drug delivery and many other biomedical applications 6. Gold is particularly used because of its low toxicity 7-9. A property of metal nano-colloids is that they can have a strong surface plasmon resonance 10. The peak of the surface plasmon resonance mode depends on the structure and composition of the metal nano-colloids. Since the surface plasmon resonance mode is stimulated with light there is a need to have the peak absorbance in the near infrared where biological tissue transmissivity is maximal 11, 12.
We present a method to synthesize star shaped colloidal gold, also known as star shaped nanoparticles 13-15 or nanostars 16. This method is based on a solution containing silver seeds that are used as the nucleating agent for anisotropic growth of gold colloids 17-22. Scanning electron microscopy (SEM) analysis of the resulting gold colloid showed that 70 % of the nanostructures were nanostars. The other 30 % of the particles were amorphous clusters of decahedra and rhomboids. The absorbance peak of the nanostars was detected to be in the near infrared (840 nm). Thus, our method produces gold nanostars suitable for biomedical applications, particularly for photo-thermal ablation.

We synthesized star shaped gold nanostars using a silver seed mediated growth method. The diameter of the nanostars ranges from 200 to 300 nm and the number of tips vary from 7 to 10. The nanoparticles have a broad surface plasmon resonance mode centered in the near infrared.

זהב Nanostar סינתזה עם שיטת Seed כסף מתווכת צמיחה

The physical, chemical and optical properties of nano-scale colloids depend on their material composition, size and shape 1-5. There is a great interest ...

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

We designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for transplantation. While the device primarily functions as a bioreactor that mimics the native mechanical strains, it is also outfitted with a load cell for providing force feedback or mechanical testing of the constructs. The device subjects engineered cartilage constructs to biaxial mechanical loading with great precision of loading dose (amplitude and frequency) and is compact enough to fit inside a standard tissue culture incubator. It loads samples directly in a tissue culture plate, and multiple plate sizes are compatible with the system. The device has been designed using components manufactured for precision-guided laser applications. Bi-axial loading is accomplished by two orthogonal stages. The stages have a 50 mm travel range and are driven independently by stepper motor actuators, controlled by a closed-loop stepper motor driver that features micro-stepping capabilities, enabling step sizes of less than 50 nm. A polysulfone loading platen is coupled to the bi-axial moving platform. Movements of the stages are controlled by Thor-labs Advanced Positioning Technology (APT) software. The stepper motor driver is used with the software to adjust load parameters of frequency and amplitude of both shear and compression independently and simultaneously. Positional feedback is provided by linear optical encoders that have a bidirectional repeatability of 0.1 &mu;m and a resolution of 20 nm, translating to a positional accuracy of less than 3 &mu;m over the full 50 mm of travel. These encoders provide the necessary position feedback to the drive electronics to ensure true nanopositioning capabilities. In order to provide the force feedback to detect contact and evaluate loading responses, a precision miniature load cell is positioned between the loading platen and the moving platform. The load cell has high accuracies of 0.15% to 0.25% full scale.

We designed a novel mechanical loading bioreactor that can apply uniaxial or biaxial mechanical strain to a cartilage biocomposite prior to transplantation into an articular cartilage defect.

עיצוב של Bioreactor טוען מכונות Biaxial להנדסת רקמות

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Millifluidics for Chemical Synthesis and Time-resolved Mechanistic Studies

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the first, synthesis of ultra-small copper nanoclusters is described. The second example provides their utility for investigating time resolved kinetics of chemical reactions by analyzing gold nanoparticle formation using in situ X-ray absorption spectroscopy. The final example demonstrates continuous flow catalysis of reactions inside millifluidic channel coated with nanostructured catalyst.

Millifluidic devices are utilized for controlled synthesis of nanomaterials, time-resolved analysis of reaction mechanisms and continuous flow catalysis.

Millifluidics לסינתזה כימית וזמן נפתר מכניסטית לימודים

Procedures utilizing millifluidic devices for chemical synthesis and time-resolved mechanistic studies are described by taking three examples. In the ...

Synthesis of an Intein-mediated Artificial Protein Hydrogel

We present the synthesis of a highly stable protein hydrogel mediated by a split-intein-catalyzed protein trans-splicing reaction. The building blocks of this hydrogel are two protein block-copolymers each containing a subunit of a trimeric protein that serves as a crosslinker and one half of a split intein. A highly hydrophilic random coil is inserted into one of the block-copolymers for water retention. Mixing of the two protein block copolymers triggers an intein trans-splicing reaction, yielding a polypeptide unit with crosslinkers at either end that rapidly self-assembles into a hydrogel. This hydrogel is very stable under both acidic and basic conditions, at temperatures up to 50 &#176;C, and in organic solvents. The hydrogel rapidly reforms after shear-induced rupture. Incorporation of a &#34;docking station peptide&#34; into the hydrogel building block enables convenient incorporation of &#34;docking protein&#34;-tagged target proteins. The hydrogel is compatible with tissue culture growth media, supports the diffusion of 20 kDa molecules, and enables the immobilization of bioactive globular proteins. The application of the intein-mediated protein hydrogel as an organic-solvent-compatible biocatalyst was demonstrated by encapsulating the horseradish peroxidase enzyme and corroborating its activity.

We present the synthesis of a split-intein-mediated protein hydrogel. The building blocks of this hydrogel are two protein copolymers each containing a subunit of a trimeric protein that serves as a crosslinker and one half of a split intein. Mixing of the two protein copolymers triggers an intein trans-splicing reaction, yielding a polypeptide unit that self-assembles into a hydrogel. This hydrogel is highly pH- and temperature-stable, compatible with organic solvents, and easily incorporates functional globular proteins.

סינתזה של חלבון מלאכותי בתיווך intein Hydrogel

We present the synthesis of a highly stable protein hydrogel mediated by a split-intein-catalyzed protein trans-splicing reaction. The building blocks of ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of these porous nanofibers is of great interest due to their unique physiochemical properties. Here we elaborate on the fabrication of keratin containing poly (&#949;-caprolactone) (PCL) nanofibers (i.e., PCL/keratin composite fiber). Water soluble keratin was first extracted from human hair and mixed with PCL in different ratios. The blended solution of PCL/keratin was transformed into nanofibrous membranes using a laboratory designed electrospinning set up. Fiber morphology and mechanical properties of the obtained nanofiber were observed and measured using scanning electron microscopy and tensile tester. Furthermore, degradability and chemical properties of the nanofiber were studied by FTIR. SEM images showed uniform surface morphology for PCL/keratin fibers of different compositions. These PCL/keratin fibers also showed excellent mechanical properties such as Young&#39;s modulus and failure point. Fibroblast cells were able to attach and proliferate thus proving good cell viability. Based on the characteristics discussed above, we can strongly argue that the blended nanofibers of natural and synthetic polymers can represent an excellent development of composite materials that can be used for different biomedical applications.

Electrospun nanofibers have a high surface area to weight ratio, excellent mechanical integrity, and support cell growth and proliferation. These nanofibers have a wide range of biomedical applications. Here we fabricate keratin/ PCL nanofibers, using the electrospinning technique, and characterize the fibers for possible applications in tissue engineering.

סינתזה של nanofiber קראטין מבוסס על הנדסה ביו רפואית

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; represented by &#34;devices&#34; created as combinations of individual genetic components. However, manual assembly of such large numbers of devices is time-intensive, error-prone, and costly. The increasing sophistication and scale of synthetic biology research necessitates an efficient, reproducible way to accommodate large-scale, complex, and high throughput device construction.
Here, a DNA assembly protocol using the Type-IIS restriction endonuclease based Modular Cloning (MoClo) technique is automated on two liquid-handling robotic platforms. Automated liquid-handling robots require careful, often times tedious optimization of pipetting parameters for liquids of different viscosities (e.g. enzymes, DNA, water, buffers), as well as explicit programming to ensure correct aspiration and dispensing of DNA parts and reagents. This makes manual script writing for complex assemblies just as problematic as manual DNA assembly, and necessitates a software tool that can automate script generation. To this end, we have developed a web-based software tool, http://mocloassembly.com, for generating combinatorial DNA device libraries from basic DNA parts uploaded as Genbank files. We provide access to the tool, and an export file from our liquid handler software which includes optimized liquid classes, labware parameters, and deck layout. All DNA parts used are available through Addgene, and their digital maps can be accessed via the Boston University BDC ICE Registry. Together, these elements provide a foundation for other organizations to automate modular cloning experiments and similar protocols.
The automated DNA assembly workflow presented here enables the repeatable, automated, high-throughput production of DNA devices, and reduces the risk of human error arising from repetitive manual pipetting. Sequencing data show the automated DNA assembly reactions generated from this workflow are ~95% correct and require as little as 4% as much hands-on time, compared to manual reaction preparation.

Here, an automated workflow to perform modular DNA &#34;device&#34; assembly using a modular cloning DNA assembly method on liquid-handling robots is presented. The protocol uses an intuitive software tool for generating liquid handler picklists for combinatorial DNA device library generation, which we demonstrate using two liquid handling platforms.

אוטומטית רובוטית טיפול בנוזלים הרכבה של התקנים DNA מודולרי

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls

Microfluidic components need to have various shapes to realize different key microfluidic functions such as mixing, separation, particle trapping, or reactions. A microfluidic channel that deforms even after fabrication while retaining the channel shape enables high spatiotemporal reconfigurability. This reconfigurability is required in such key microfluidic functions that are difficult to achieve in existing "reconfigurable" or "integrated" microfluidic systems. We describe a method for the fabrication of a microfluidic channel with a deformable sidewall consisting of a laterally aligned array of the ends of rectangular pins. Actuating the pins in their longitudinal directions changes the pins' end positions, and thus, the shape of discretized channel sidewalls.Pin gaps can cause unwanted leakage or adhesion to adjacent pins caused by meniscus forces. To close the pin gaps, we have introduced hydrocarbon-fluoropolymer suspension-based gap filler accompanied by an elastomeric barrier. This reconfigurable microfluidic device can generate strong temporal in-channel displacement flow, or can stop the flow in any region of the channel. This feature will facilitate, on demand, the handling of cells, viscous liquids, gas bubbles, and non-fluids, even if their existence or behavior is unknown at the time of fabrication.

A microfluidic channel with deformable sidewalls offers flow control, particle handling, channel dimension customization and other reconfigurations while in use. We describe a method for fabricating a microfluidic channel with sidewalls made of an array of pins that allows their shape to change.

ערוץ Microfluidic reconfigurable עם ובמכסה Pin-discretized

Microfluidic components need to have various shapes to realize different key microfluidic functions such as mixing, separation, particle trapping, or ...

In Vesiculo Synthesis of Peptide Membrane Precursors for Autonomous Vesicle Growth

Compartmentalization of biochemical reactions is a central aspect of synthetic cells. For this purpose, peptide-based reaction compartments serve as an attractive alternative to liposomes or fatty acid-based vesicles. Externally or within the vesicles, peptides can be easily expressed and simplify the synthesis of membrane precursors. Provided here is a protocol for the creation of vesicles with diameters of ~200 nm based on the amphiphilic elastin-like polypeptides (ELP) utilizing dehydration-rehydration from glass beads. Also presented are protocols for bacterial ELP expression and purification via inverse temperature cycling, as well as their covalent functionalization with fluorescent dyes. Furthermore, this report describes a protocol to enable the transcription of RNA aptamer dBroccoli inside ELP vesicles as a less complex example for a biochemical reaction. Finally, a protocol is provided, which allows in vesiculo expression of fluorescent proteins and the membrane peptide, whereas synthesis of the latter results in vesicle growth.

Presented here are protocols for the creation of peptide-based small unilamellar vesicles capable of growth. To facilitate in vesiculo production of the membrane peptide, these vesicles are equipped with a transcription-translation system and the peptide-encoding plasmid.

ב והשרירים סינתזה של ממברנות פפטיד הפרה עבור הצמיחה שלפוחית אוטונומית

Compartmentalization of biochemical reactions is a central aspect of synthetic cells. For this purpose, peptide-based reaction compartments serve as an ...

Design of an Open-Source, Low-Cost Bioink and Food Melt Extrusion 3D Printer

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling costs. This increasing popularity is partly driven by falling barriers to entry such as system set-up costs and ease of operation. The following protocol presents the design and construction of an Additive Manufacturing Melt Extrusion (ADDME) 3D printer for the fabrication of custom parts and components. ADDME has been designed with a combination of 3D-printed, laser-cut, and online-sourced components. The protocol is arranged into easy-to-follow sections, with detailed diagrams and parts lists under the headings of framing, y-axis and bed, x-axis, extrusion, electronics, and software. The performance of ADDME is evaluated through extrusion testing and 3D printing of complex objects using viscous cream, chocolate, and Pluronic F-127 (a model for bioinks). The results indicate that ADDME is a capable platform for the fabrication of materials and constructs for use in a wide range of industries. The combination of detailed diagrams and video content facilitates access to low-cost, easy-to-operate equipment for individuals interested in 3D printing of complex objects from a wide range of materials.

The aim of this work is to design and construct a reservoir-based melt extrusion three-dimensional printer made from open-source and low-cost components for applications in the biomedical and food printing industries.

עיצוב של מקור פתוח, ביודיו בעלות נמוכה ומזון נמס ההבלטה מדפסת תלת-ממד

Three-dimensional (3D) printing is an increasingly popular manufacturing technique that allows highly complex objects to be fabricated with no retooling ...

Design of a Biocompatible Drug-Eluting Tracheal Stent in Mice with Laryngotracheal Stenosis

Laryngotracheal stenosis (LTS) is a pathologic narrowing of the subglottis and trachea leading to extrathoracic obstruction and significant shortness of breath. LTS results from mucosal injury from a foreign body in the trachea, leading to tissue damage and a local inflammatory response that goes awry, leading to the deposition of pathologic scar tissue. Treatment for LTS is surgical due to the lack of effective medical therapies. The purpose of this method is to construct a biocompatible stent that can be miniaturized to place into mice with LTS. We demonstrated that a PLLA-PCL (70% poly-L-lactide and 30% polycaprolactone) construct had optimal biomechanical strength, was biocompatible, practicable for an in vivo placement stent, and capable of eluting drug. This method provides a drug delivery system for testing various immunomodulatory agents to locally inhibit inflammation and reduce airway fibrosis. Manufacturing the stents takes 28&#8722;30 h and can be reproduced easily, allowing for experiments with large cohorts. Here we incorporated the drug rapamycin within the stent to test its effectiveness in reducing fibrosis and collagen deposition. Results revealed that PLLA-PCL tents showed reliable rapamycin release, were mechanically stable in physiological conditions, and were biocompatible, inducing little inflammatory response in the trachea. Further, the rapamycin-eluting PLLA-PCL stents reduced scar formation in the trachea in vivo.

Laryngotracheal stenosis results from pathologic scar deposition that critically narrows the tracheal airway and lacks effective medical therapies. Using a PLLA-PCL (70% poly-L-lactide and 30% polycaprolactone) stent as a local drug delivery system, potential therapies aimed at decreasing scar proliferation in the trachea can be studied.

עיצוב של משחררי ביוטינג לסמים ביולוגיים בעכברים עם היצרות לרינגוקנה

Laryngotracheal stenosis (LTS) is a pathologic narrowing of the subglottis and trachea leading to extrathoracic obstruction and significant shortness of ...