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一种新型的蜂窝物流
为了发挥生物功能，细胞必须确保顺利执行其物流计划，以便将必要的分子货物准时运送到预定目的地。细胞中大多数已知的运输机制都基于要运输的货物与将货物运送到目的地的耗能马达蛋白之间的特定相互作用。由马克斯普朗克生物化学研究所的 Petra Schwille 和慕尼黑大学统计与生物物理学系主任、物理学家 Erwin Frey 领导的一组研究人员首次证明，即使在没有分子马达的情况下，细胞中也可以进行一种定向粒子运输形式。此外，这种机制可以根据大小对运输的粒子进行分类，正如团队在最新一期的《自然物理学》杂志上报道的那样。这项研究的重点是大肠杆菌中的 MinDE 系统，大肠杆菌是生物模式形成的成熟且重要的模型。 MinD 和 MinE 两种蛋白质在杆状细胞的两极之间振荡，它们在细胞膜上的相互作用最终将细胞分裂平面限制在细胞中心。在这种情况下，研究人员使用纯化的 Min 蛋白和人造膜在试管中重建了形成图案的 MinDE 系统。正如之前实验所预期的那样，当将富含能量的分子 ATP 添加到该系统中时，Min 蛋白重现了细菌细胞中看到的振荡行为。更重要的是，实验人员继续证明，许多不同类型的分子在穿过膜时可能会被振荡波捕获——甚至与图案形成无关且根本不存在于细胞中的分子。 DNA 折纸的分选机 为了更详细地分析运输机制，该团队转向由 DNA 折纸组成并可以锚定在膜上的货物。这种策略允许人们基于 DNA 链之间可编程的碱基配对相互作用创建不同大小和形状的分子结构。 “这些实验表明，这种运输方式取决于货物的大小，并且
基于中间结构DNA纳米技术的设计范例
1丁华大学生活科学生命科学学院，合成与系统生物学中心，中国北京100084 Tsinghua大学合成与系统生物学中心。2纽约大学化学系，纽约，纽约10003，美国＃这些作者同样贡献。 †已故。 *通讯作者。 电子邮件：bw@tsinghua.edu.cn（B.W. ）; yoel.ohayon@nyu.edu（Y.P.O.）。 在结构DNA纳米技术的早期开发中，引入了抽象中界作为一种基本跨界构型的类型。 然而，与基于常规连接的对应物相比，从多个中型结构络合物中对自组装的调查被忽略了。 在这项工作中，我们设计了标准化的组件链，以构建复杂的中置晶格。 在1-，2和3维晶格的自组装中展示了三个带有三个和四个臂的典型介质结构，这些构造是由既有脚手架 - 脚手架 - 式瓷砖方法构建的，也是脚手架折纸方法。 引言在该领域已经确定了各种交叉和交叉基序，特别是在理论研究占主导地位的结构DNA纳米技术的早期发展期间。 到1990年代中期，基于3臂和4臂常规连接的体系结构在DNA纳米技术的发展中占主导地位2-13。 值得注意的是，在已经普遍存在的基于紧凑的螺旋，二维（2D）和三维（3D）折纸的设计中，所有交叉方案均来自4- ARM常规连接14-16。 1b）。 s1）。2纽约大学化学系，纽约，纽约10003，美国＃这些作者同样贡献。†已故。*通讯作者。电子邮件：bw@tsinghua.edu.cn（B.W.）; yoel.ohayon@nyu.edu（Y.P.O.）。在结构DNA纳米技术的早期开发中，引入了抽象中界作为一种基本跨界构型的类型。然而，与基于常规连接的对应物相比，从多个中型结构络合物中对自组装的调查被忽略了。在这项工作中，我们设计了标准化的组件链，以构建复杂的中置晶格。在1-，2和3维晶格的自组装中展示了三个带有三个和四个臂的典型介质结构，这些构造是由既有脚手架 - 脚手架 - 式瓷砖方法构建的，也是脚手架折纸方法。引言在该领域已经确定了各种交叉和交叉基序，特别是在理论研究占主导地位的结构DNA纳米技术的早期发展期间。到1990年代中期，基于3臂和4臂常规连接的体系结构在DNA纳米技术的发展中占主导地位2-13。值得注意的是，在已经普遍存在的基于紧凑的螺旋，二维（2D）和三维（3D）折纸的设计中，所有交叉方案均来自4- ARM常规连接14-16。1b）。s1）。最近，出现了几个用于设计和构建线框DNA纳米结构17-20的建筑框架，并且毫无例外地，它们都是基于使用不同数量的双螺旋臂的常规连接。根据早期报告21中使用的命名法，分支的DNA连接包含从中央连接点辐射的双链体（图。1a，左右）;相反，一个反该功能由指向圆周方向的双链体组成（图。1a，右）;介质结混合了径向双链体和圆周的双工，侧面是一个中心点（图。我们使用X y / z x y作为命名法来描述某个连接构型（例如，常规连接，反式函数和中间结），其中x代表所涉及的链总数，y径向双层双臂臂的数量，z索引数量的配置变体数量。3臂和4臂DNA连接分别称为3 3和4 4，因为所有三个或四个双链体均为径向21。同样，4臂的触及式被称为4 0，因为没有径向臂（即，所有四个臂都是圆周的）21。由于链极性施加的限制，无法构建具有三个臂的触及术（图。只能通过3臂连接设计3 1个中孔配置，由一个径向臂和两个圆周的臂组成（图。1b，左）21。可用于两个径向臂和两个圆周臂的4臂设计可用的两种不同的配置（图。我们成功的自我组装，导致了各种中间结构1b，中间和右） - 1 4 2中间结构，包括交替的径向臂和圆周臂，以及2 4 2中间结构，包括成对的径向臂和圆周的臂21。以前已经研究了21，22的基本多链中含中含量的复合物的形成，但是自引入23引入以来，多个中二结构络合物的自组装成周期性的晶格仍未实现。在这里，我们通过设计标准化的组件链来完成这项未完成的任务，以进行自组装研究中级晶格。我们首先使用三种典型的介质结构（3 1，1 4 4 2和2 4 2）基于3臂和4臂中界设计和构建一维（1D）周期性晶格。然后，我们在离散晶格的自组装中应用了中间结构。我们采用了1 4 2中间结，使用无脚手架的平铺方法以及脚手架的DNA折纸方法来构建定义尺寸的矩形。除了单双链臂外，我们还设计了两个捆绑的双工，作为一个复合臂，用于2D和3D中型晶格。
纳米生物技术和可持续植物健康与环境管理
纳米技术近年来是一个快速发展的技术领域，为我们的日常生活带来了许多技术产品。该领域最常见的定义是由国家纳米技术计划（纳米技术计划）开发的。纳米技术被定义为一种技术，使得能够理解和控制1-100 nm范围内材料的特性（Denkbaş，2015年）。纳米技术的第一步是在1959年与美国物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）一起迈出的，著名的“底部有很多房间”。feynman在这次演讲中，强调纳米技术领域的潜力引起了极大的兴趣。美国和世界市场的许多医疗产品包括纳米技术（Weissig等，2014）。纳米技术也与核酸有关。例如，DNA折纸是一种仓库应用，可在小注射量中进行高药物载荷（Omolo等，2018）。
SSC22-I-02
小型卫星能力的快速增长引发了对高功率可部署太阳能电池阵列的需求。PowerCube 通过提出一种独特的解决方案来满足这一需求，该解决方案可以从 1U 的存放体积产生高达 100W 的功率。该设计的核心是一种创新的折纸式架构，结合先进的双基质复合材料，以实现出色的封装效率和自我部署能力。本文概述了该系统的设计，并介绍了支持其开发的关键分析和试验板活动。本文讨论了 ESA 资助的 PowerCube 项目的下一个里程碑，重点是其资格认证活动。本文最后概述了 PowerSat IOD 任务，该任务将展示由 PowerCube 太阳能电池阵列供电的高功率 3U 卫星。
基于DNA的纳米材料作为增加肿瘤药物作用的药物输送平台
简单摘要：基于核酸的药物的使用是抗肿瘤治疗的有希望的方向。在某些医学领域，已经开发并将某些修饰的寡核苷酸类似物（例如反义寡核苷酸）进行开发并用作创新的治疗剂。已经设计了许多具有预定形状和功能特征的DNA纳米材料的方法。因此，已将有效抗肿瘤药物的分子（包括阿霉素，治疗性寡核苷酸和复杂纳米颗粒）加载到或与基于DNA的纳米材料相结合。发现基于DNA的纳米材料可以增加细胞药物摄取的效率。在这篇综述中，我们想提请人们注意一些基于DNA的纳米材料，例如四面体，折纸，DNA纳米管和适体，这些纳米材料已用作抗癌药物递送的载体，药物或靶分子。
工程材料与结构智能设计展望
图1：通过定制固-固材料实现的功能材料和结构。（a）将预沉积的平面形式从基底上释放后，由于良好粘附的层材料界面失配而导致的自卷起复合膜[1]。（b）通过控制其在基底上的键合位置和/或施加到基底上的预应变的释放路径，弹出具有多样空间形貌的介观结构[2]。（c）通过定位晶胞和/或控制其界面连接，表现出超大范围杨氏模量和泊松比的异质结构平面结构[3]。（d）通过在Miura（M）和蛋盒（E）模式下定制晶胞，实现具有可编程变形模型和力学性能的混合折纸[4]。（e）通过软基质中的硬颗粒旋转实现的机械膨胀结构[5]。（f）通过平板电脑在界面上的滑动机制实现的坚韧夹层玻璃[6]。
Lulu Qian - Pasadena
1. KR Rodriguez、N. Sarraf 和 L. Qian。一种输家通吃的 DNA 电路。ACS Synthetic Biology 10，2878–2885 (2021)。2. DN Taylor、SR Davidson 和 L. Qian。一种协同 DNA 催化剂。JACS 143，15567–15571 (2021)。3. RF Johnson 和 L. Qian。使用双链 DNA 构建块简化化学反应网络实现。DNA 计算和分子编程，LIPIcs 174，2:1–2:14 (2020)。4. S. Clamons、L. Qian 和 E. Winfree。在表面上编程和模拟化学反应网络。Journal of the Royal Society Interface 17，20190790 (2020)。5. P. Petersen、G. Tikhomirov 和 L. Qian。基于信息的相互作用 DNA 纳米结构系统中的自主重构。《自然通讯》9，5362 (2018)。6. G. Tikhomirov、P. Petersen 和 L. Qian。三角形 DNA 折纸拼贴。《JACS》140，17361–17364 (2018)。7. KM Cherry 和 L. Qian。利用基于 DNA 的赢家通吃神经网络扩大分子模式识别。《自然》559，370–376 (2018)。8. D. Wilhelm、J. Bruck 和 L. Qian。DNA 中的概率切换电路。《PNAS》115，903–908 (2018)。9. G. Tikhomirov、P. Petersen 和 L. Qian。具有任意图案的微米级 DNA 折纸阵列的分形组装。 Nature 552 , 67–71 (2017)。新闻与观点：“DNA 自组装规模化”，作者 Fei Zhang 和 Hao Yan，Nature 552 , 34–35。10. AJ Thubagere、W. Li、RF Johnson、Z. Chen、S. Doroudi、YL Lee、G. Izatt、S. Wittman、N. Srinivas、D. Woods、E. Winfree 和 L. Qian。货物分类 DNA 机器人。Science 357 , eaan6558 (2017)。观点：“DNA 机器人边走边分类”，作者 John Reif，Science 357 , 1095–1096。11. AJ Thubagere、C. Thachuk、J. Berleant、RF Johnson、DA Ardelean、KM Cherry 和 L. Qian。
南京玉帘3D打印植入物
这些特点对于减轻临床负担和让患者快速康复至关重要。[5] 为了应对这些挑战，重要的是将植入物小型化，使其可通过导管或注射器诱导。[6] 为了插入最终需要大于输送通道的物体，应在输送过程中将其转变为更小更薄的状态。[7] 输送通道相对于输送物体的尺寸越窄，在选择材料和设计时就必须做出越多的妥协。将软材料和功能材料与小型化技术相结合在应对这一挑战方面取得了重大进展。[8] 特别是，具有响应外部刺激而发生特征性时间瞬态形态变化的形状记忆材料在整个输送过程中实现了高度的变形和形状恢复功能。[9] 采用光刻技术制造了 2D、形状记忆和微孔网状电极，装入注射器并注射入大脑。 [10] 在通过注射器注射的输送阶段，网片被压缩成准一维形状，随后松弛并扩展以恢复其原始的二维形状。为了进一步增加植入物的维数，折纸 [6,11] 或受剪纸启发的 [12] 折叠元素已与增材制造技术相结合，以实现从二维平面到三维最终结构的形状变化。特别是，形状记忆聚合物的 3D 打印促进了患者定制支架的直接制造。 [13] 例如，具有剪纸结构的分叉支架在折叠状态下在血管内顺利移动，并通过外部刺激成功展开到最终位置。 [12] 然而，传统的折纸或剪纸装置只能达到简单的最终三维几何形状，这受到固有基底结构的限制。因此，需要提高形状可变形性，并在原始状态和变形状态之间达到更高的纵横比。这项技术改进将带来各种各样的应用，包括可变形电子设备和支架设备等生物医学设备。在本研究中，我们提出了一种 3D 打印的独立元素设计，灵感来自高度可变形的日本表演工具，称为南京玉足垂（也称为南京玉足垂；“南京”，南京的名字）
磁珠不对称地覆盖的磁珠的推进
特别有用，可将跳动和/或旋转驱动对模仿生物学微晶状体的微动体。开创性的例子是Dreyfus等人建造的游泳者。由一连串的杂志珠束缚在红细胞上。[25]在这里，游泳是以衍生方式诱导的精子，也就是说，通过击败支持弯曲波传播的柔性附属物。自从这一突破以来，已经制造了其他几种生物启发的磁性微晶状体，包括由定制的微型磁铁，软磁复合材料和众多体系结构制成的，其中磁性区域会使非磁性鞭毛/附属物依赖。[13,15,16,20,26–29]越来越多地，正在研究附属物对游泳性能的作用，这表明游泳速度随生物学和合成系统的长度，弹性和中风频率而变化。[15,26,28,30]此外，已经确定，生物微晶状体的集体相互作用非常依赖于耦合的鞭毛（附录）动力学和流动在亚氟lagellum长度尺度上产生的动力学。[30]这些相互作用在本质上被利用以促进性能：例如，小鼠精子形成长列火车以提高其速度。[7,10,30–33]然而，对合成系统的附属物设计的严格控制仍然是征税，当需要纳米级特征时，更是如此。通过Maier等人采用的DNA自我组装是DNA的一种特别有希望的方法。基于DNA瓷砖管束生成合成的鞭毛。[26]将这些束式水力组装成旋转的磁珠时，将水力组装成类似几微米的开瓶器样式确认，以类似于细菌的方式驱动翻译运动。尽管组装技术允许对合成鞭毛的扭曲和刚度进行精美的控制，但它们的长度受到寡聚和不受控制的影响。在这种交流中，我们以Maier等人的工作为基础。使用替代DNA自组装策略DNA折纸。此处，通过单链核苷酸的单链DNA环通过单链DNA低聚物的特定结合以构建定位的纳米级附件，以预先确定的方式折叠。[34–37]我们提出了一种调节附属物覆盖磁珠上均匀或用断裂的对称性的方法。通过时间依赖的磁场摇动这些构建体，我们发现虽然结构完全覆盖了DNA折纸，但在很大程度上表现出了
DNA 模板导向的二维激子网络作为高效模型光收集和能量传输系统
摘要：光合生物将离散的集光复合物组织成大规模网络，以促进高效的光收集和利用。受大自然的启发，本文使用合成的 DNA 模板引导染料聚集体与菁染料 K21 形成离散的分支光子复合物和二维 (2D) 激子网络。DNA 模板的范围从四臂 DNA 瓦片（每臂约 10 纳米）到具有不同几何形状和不同尺寸的二维线框 DNA 折纸纳米结构，最大可达 100 × 100 nm 2 。这些 DNA 模板染料聚集体表现出强耦合的光谱特征和离域激子特性，从而实现高效的光子收集和能量传输。与在单个 DNA 瓦片上模板化的离散分支光子系统相比，互连的激子网络的能量传输效率提高了约 2 倍。这种自下而上的组装策略为创建具有复杂几何形状和工程能量路径的二维激子系统铺平了道路。