DNA origamisiyle van Gogh replikası

DNA’nın yaşam kodlarını taşıdığını hepimiz biliyoruz ama geçtiğimiz yıllarda araştırmacılar bu molekül için farklı kullanım alanları buldu. DNA’nın katlanabilir ve yapışkan yapısı, DNA origamisi adı verilen mikroskobik şekiller oluşturulmasına imkan veriyor. Son 10 yılda araştırmacılar bu tekniği geliştirdi ve bugün Caltech bilimcileri DNA’yı Vincent van Gogh’un ünlü Yıldızlı Gece tablosunun parlayan bir replikasını, küçük bir madeni para boyutunda bir tuval üzerinde oluşturmak için kullandı.

Bu mini tablo, tekniğin daha işlevsel amaçlar için de kullanılabileceğini kanıtlıyor. Teknolojik cihazları daha küçük yapmanın önündeki önemli engellerden birisi de çok küçük boyutlarda parçaları birleştirmenin zorluğu. İnsan saçından kat kat ince olan molekülleri birleştirmek için parmaklarımızı kullanamayız. Ancak araştırmacılar DNA origamilerinin bu amaca hizmet edebileceğini düşünüyor. Eğer bu yöntem başarılı olursa şimdiye kadar yapılmamış kadar küçük cihazlar oluşturulabilir.

Zahmetli ve sabır gerektiren bir iş

DNA kullanarak mikroskobik şekiller yapmak onlarca yıllık bir geçmişe sahip ancak bu alanda son on yılda çok daha etkili teknikler geliştirildi. Belirli bir şekil oluşturmak isteyen araştırmacılar öncelikle istedikleri DNA baz çifti dizisinin aynısını bilgisayarda modelliyor. Bu işlem yaklaşık bir hafta sürüyor. Daha sonra bu DNA’lar baştan uca sentezleniyor. Bu işlem de yaklaşık bir hafta alıyor.

Bir uzun DNA ipliğinin baz çifti dizisi nasıl katlanabileceğini belirlerken daha kısa bir DNA ipliği farklı parçaları bir arada tutan bir zımba görevi üstleniyor. Solüsyon içerisine yerleştirildikten sonra planlanan şekiller insan müdahalesi olmadan birkaç saat içinde kendilerini oluşturuyor.

DNA origamisi problemin çözümü

2006’da DNA origamisi verilen yöntemi geliştiren Caltech profesörü Paul Rothemund yakın geçmişte DNA origamilerini çip benzeri yüzeylere yapıştırarak DNA tabanlı cihazlar geliştirmek üzerine çalışıyor. Ekip elektron ışını litografisi tekniğini kullanarak bir yüzeye ‘yapışkan’ alanlar çiziyor. Daha sonra DNA origamisi belirlenen alanın şeklini alıyor. Örneğin üçgen bir alanın içindeki DNA üçgen şeklini alıyor ve o şekilde kalıyor.

Bu sürecin insan müdahalesi olmadan gerçekleşmesinin önemli olduğunu belirten Rothemund tüm parçaların etkili bir şekilde düzenlenebilmek için fazla küçük olduğunu ve milyarlarca cihaz yapmak istediklerini ifade etti. “Yaptığımız şey, DNA origamisini moleküler boyutta ampulleri mikroskobik yuvalara yerleştirmek gibi” diyen Rothemund bu moleküllerin bir araya gelerek mini bir sanat eseri oluşturduğunu belirtiyor.

Ekibin bir sonraki amacı bu projeden öğrendiklerini kullanarak çok küçük sensörler ya da yeni nesil bilişim cihazlarını üretmek. “Herkes moleküllerin geleceğin cihazları olacağını düşünüyor” diyen Rothemund “Peki onları birbirine nasıl bağlayacaksınız? Daha büyük devrelerle molekülleri nasıl birleştireceksiniz? Bu moleküllerle herhangi bir şeyi nasıl oluşturacaksınız? Moleküler ve mikroskobik dünya arasında bir arayüze ihtiyacınız var ve DNA origamisi tam olarak ihtiyaç duyduğunuz şey” diye konuştu.