Gli scienziati hanno utilizzato un kit di robotica LEGO come un modo economico ed efficace per purificarsi

Il gradiente è stato in grado di separare i dimeri di origami del DNA dai monomeri di origami del DNA.

La purificazione del DNA utilizzato negli origami è fondamentale per molti campi. Il controllo posizionale superiore degli origami di DNA consente inoltre la modellazione precisa di biomolecole e materiali inorganici.

L’uso degli origami di DNA programmabili ha beneficiato dell’elettronica, dell’imaging a super risoluzione e della medicina. Sono stati compiuti sforzi per migliorare l'assemblaggio degli origami del DNA. Per costruzioni 3D complesse, la resa di origami ben piegati è molto inferiore al 100%.

RZC, o centrifugazione rate-zonale, è una tecnica di purificazione ad alto rendimento priva di contaminazione per il DNA di origami. Tuttavia, poiché si basano su una diffusione passiva lenta, molte tecniche per produrre gradienti di densità richiedono un periodo prolungato. In un nuovo studio, gli scienziati hanno utilizzato un miscelatore di gradienti LEGO per generare movimento rotatorio e produrre rapidamente un gradiente di densità quasi continuo con un accumulo minimo di materiale viscoso, accelerando il processo di preparazione.

Questa tecnica innovativa ed economica per produrre un gradiente di densità lineare del glicerolo ha accelerato la diffusione utilizzando un semplice movimento rotatorio. Il processo di diffusione, reso possibile dal mixer gradiente LEGO, richiede solo un minuto nel prototipo dello strumento creato con componenti LEGO EV3 Mindstorms.

I ricercatori hanno accuratamente impilato una soluzione di glicerolo a bassa concentrazione sopra una soluzione di glicerolo ad alta concentrazione all'interno di una provetta da centrifuga per creare il gradiente. Il programma inizia quindi ad affiancare i tubi orizzontalmente e a ruotarli per 1 minuto a bassa velocità (20 giri al minuto) all'interno dei tubi riempiti di glicerolo inseriti nel miscelatore di gradienti LEGO. I gradienti di densità per la purificazione RZC vengono prodotti quando il miscelatore di gradienti LEGO si rialza.

I gradienti di glicerolo appena preparati vengono caricati sui campioni di origami di DNA. Successivamente, le provette vengono posizionate all'interno di un'ultracentrifuga per purificare l'RZC. La microscopia a forza atomica (AFM) viene utilizzata per confermare le strutture purificate dopo che le frazioni del risultato RZC sono state prelevate per l'analisi AGE.

La purificazione dell'RZC potrebbe aprire la strada alla produzione di nanostrutture di DNA su larga scala che consentirà la separazione di nanostrutture di DNA funzionali dai sottoprodotti delle reazioni di bioconiugazione, come streptavidina extra, punti quantici, nanoparticelle d'oro, aptameri e altre frazioni. Ciò sarà reso possibile combinando la purificazione RZC con la velocità e la semplicità del mixer a gradiente LEGO.

Il gradiente di questa tecnica separava le molecole in un rapporto 1: 2, separando il dimero 6-hb dal suo precursore e il monomero 6-hb dai suoi fili di base. Tuttavia, il dimero raffinato presenta solo una purezza del 63±6%.

Gli scienziati hanno osservato: “Il gradiente creato dal nostro miscelatore di gradienti LEGO è sufficiente per purificare le nanostrutture di origami di DNA piegate dai filamenti di fiocco in eccesso, indipendentemente dalle loro proporzioni. Inoltre, il gradiente separava i dimeri di origami del DNA dai monomeri di origami del DNA. Alla luce dei recenti progressi nella produzione di origami di DNA su larga scala, il nostro metodo fornisce un’alternativa per purificare le nanostrutture di origami di DNA in grandi quantità (grammi) in contesti con risorse limitate”.

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