科學家開發出CRISPR響應的智能材料

2020-12-04 科學網

科學家開發出CRISPR響應的智能材料

作者：

小柯機器人

發布時間：2019/8/23 13:57:17

近日，美國麻省理工學院James J. Collins及其研究小組開發出可編程的CRISPR響應智能材料。該研究於2019年8月23日發表於國際一流學術期刊《科學》雜誌上。

研究人員利用CRISPR相關核酸酶的可編程性來驅動含有DNA的水凝膠作為結構元素或側基的錨定物。通過嚮導RNA定義的輸入激活後，Cas12a切割凝膠中的DNA，從而將生物信息轉換為材料特性的變化。研究人員報告了四種應用：（i）釋放DNA錨定化合物的支化聚（乙二醇）水凝膠，（ii）包封納米顆粒和活細胞的可降解聚丙烯醯胺-DNA水凝膠，（iii）用作可降解電熔絲的導電碳黑-DNA水凝膠 和（iv）聚丙烯醯胺-DNA水凝膠作為流體閥操作，並具有用於遠程信號傳輸的電讀數。這些材料可在組織工程、生物電子和診斷中的一系列體外應用。

據悉，由生物信號激活的刺激響應材料在生物技術應用中起著越來越重要的作用。

附：英文原文

Title: Programmable CRISPR-responsive smart materials

Author: Max A. English, Luis R. Soenksen, Raphael V. Gayet, Helena de Puig, Nicolaas M. Angenent-Mari, Angelo S. Mao, Peter Q. Nguyen, James J. Collins

Issue&Volume: Volume 365 Issue 6455

Abstract: Stimuli-responsive materials activated by biological signals play an increasingly important role in biotechnology applications. We exploit the programmability of CRISPR-associated nucleases to actuate hydrogels containing DNA as a structural element or as an anchor for pendant groups. After activation by guide RNA–defined inputs, Cas12a cleaves DNA in the gels, thereby converting biological information into changes in material properties. We report four applications: (i) branched poly(ethylene glycol) hydrogels releasing DNA-anchored compounds, (ii) degradable polyacrylamide-DNA hydrogels encapsulating nanoparticles and live cells, (iii) conductive carbon-black–DNA hydrogels acting as degradable electrical fuses, and (iv) a polyacrylamide-DNA hydrogel operating as a fluidic valve with an electrical readout for remote signaling. These materials allow for a range of in vitro applications in tissue engineering, bioelectronics, and diagnostics.

DOI: 10.1126/science.aaw5122

Source:https://science.sciencemag.org/content/365/6455/780

Science：《科學》，創刊於1880年。隸屬於美國科學促進會，最新IF：41.037

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