Mona Lisa’s mysterieuze glimlach is nu kleiner dan ooit. Met behulp van gevouwen DNA-strengen is het welbekende schilderij op nanoschaal nagemaakt.
Wat zouden de bekende schilders van weleer denken nu hun meesterwerken op moleculair schaal worden nagebootst? Na Vincent van Gogh’s Sterrennacht is nu ook Leonardo da Vinci’s Mona Lisa kleiner dan ooit nagemaakt. Het mini-schilderij is slechts 100 nanometer groot – een fractie van een menselijke haar. Onderzoekers van Caltech strijken met de eer. Zij presenteren in Nature een nieuwe manier om met DNA-origami piepkleine patronen te maken.
DNA-origami
DNA-origami is helemaal hot bij wetenschappers die met DNA op nanoschaal werken. Door DNA-strengen te vouwen (à la origami dus) en op een bepaalde manier neer te leggen kun je allerlei patronen verkrijgen. Dat levert niet alleen mooie plaatjes op, maar kan ook nog eens helpen bij het bouwen van allerlei moleculaire machientjes.
Om een vierkantje van DNA te bouwen heb je één grote en meerdere korte DNA-strengen nodig. Die kleinere strengen trekken de langere streng in de juiste (vierkante) vorm en zetten dat vast, ongeveer zoals nietjes. Het DNA-canvas bestaat uit heel veel van dit soort tegeltjes, die als een puzzel in elkaar zijn ‘geniet’. Door er nu fluorescente moleculen aan te laten binden, kun je het verkregen plaatje zien onder de microscoop.
Honderden nietjes
De Caltech-onderzoekers ontwikkelden software die een plaatje van Mona Lisa in vierkantjes verdeelde en voor elk van die tegeltjes de juiste DNA-bouwsteenvolgorde bepaalde. Na synthese van al die verschillende tegeltjes moesten ze nog wel elk op de juiste positie in het mini-schilderij terecht komen.
Om dit te kunnen doen, zouden elk van de nietjes die aan de zijkant van zo’n vierkantje zitten uniek in DNA-bouwsteenvolgorde moeten zijn. Alleen dan weet je zeker dat ze maar aan één ander vierkantje kunnen binden en zo op de juiste positie in het mini-schilderij eindigen. Maar het gaat hier om honderden nietjes en ze elk uniek maken is ingewikkeld en bovendien erg duur.
Minipuzzels
Het team bedacht een oplossing. Hun truc? Maar een klein aantal nietjes uniek laten zijn en vervolgens in stadia te gaan plakken. Het schilderij wordt dus in delen gemaakt, ongeveer zoals je van een puzzel met een groot aantal stukjes eerder de buitenkant en bepaalde herkenbare structuren maakt
Na synthese van de in totaal 64 tegeltjes werd elk ervan in één testbuis geplaatst. Eerst werden vier van de juiste buisjes bij elkaar gedaan, waardoor zestien 2×2-minipuzzels ontstonden. Vervolgens werden de juiste buizen gecombineerd om steeds grotere tegeltjes te krijgen (4×4 en uiteindelijk 8×8), tot tenslotte Mona Lisa’s welbekende glimlach tevoorschijn kwam.
Bacterie en robot
De onderzoekers demonstreerden hun fractal assembly-techniek nog verder door ook plaatjes van onder meer een bacterie, een haan en een robot op nanoschaal te maken. Zij hebben hun computerprogramma online gezet, zodat ook andere wetenschappers DNA-origami op deze manier kunnen toepassen. Wij zijn benieuwd naar wat voor mooie plaatjes dat nog meer gaat opleveren!
Bronnen: Nature, Caltech, Engadget
Beeld: Caltech
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!