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3D-Druck-Moleküle können neue Einblicke Reveal

2013-05-16 2
   
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résumé3D-Druck können den Wissenschaftlern ermöglichen, die Struktur komplizierter Proteine, wie diese Beta-Faltblatt-Struktur sichtbar zu machen. Credit: Ron Zuckerman, Berkeley Lab Mit allem, was von Geigen Gewehre auf 3D-Drucker hergestellt ist, so sche
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3D-Druck-Moleküle können neue Einblicke Reveal




3D-Druck können den Wissenschaftlern ermöglichen, die Struktur komplizierter Proteine, wie diese Beta-Faltblatt-Struktur sichtbar zu machen.

Credit: Ron Zuckerman, Berkeley Lab


Mit allem, was von Geigen Gewehre auf 3D-Drucker hergestellt ist, so scheint es, die Geräte den Begriff der DIY auf eine ganz andere Ebene stattgefunden haben.

Nun, 3D-Druck wird so dass die Wissenschaftler Einblicke in einige der kleinsten Bestandteile des Universums zu gewinnen: biologische Moleküle.

Obwohl Forscher Computermodelle verwendet haben seit Jahren den Origami-Prozess der Proteinfaltung zu visualisieren ", die Erfahrung selbst zwischen den Blick auf etwas auf einem Flachbildschirm sehr unterschiedlich ist, und tatsächlich ein Objekt halten und ein Objekt in den Händen zu manipulieren", sagte Arthur Olson, Molekularbiologe an der Molecular Graphics Laboratory am Scripps Research Institute in La Jolla, Kalifornien. [10 Weirdest Things Erstellt von 3D-Druck]

Dies könnte eines Tages Forscher Hilfe neue Medikamente entwickeln, genauer gesagt Flecken auf Virus Zielmoleküle oder auch künstliche Protein Sensoren herzustellen.

3d Drucken

3D-Druck wurde in vielen Bereichen der medizinischen Wissenschaft unglaublich nützlich werden: 3D-gedruckten Herz, Leber und Schädel sind bereits im Einsatz Arztpraxen besser planen zu können, und kann sogar Leben retten. Die Technologie hat sich auch um synthetische Ohren zu drucken, Blutgefäße und Blätter des Herzmuskels, die wirklich schlagen verwendet.

Aber die Drucktechnik wird auch Wissenschaftler in den grundlegenden Wissenschaften zu helfen.

Olson wird mit Hilfe der 3D-Druckmodelle zu verstehen, wie HIV, das Virus, das AIDS verursacht, Funktionen. Er teilt seine Modelle mit anderen Forschern durch die National Institutes of Health 3D : Exchange , ein Programm , das Wissenschaftler für das Drucken Moleküle, Organe und andere Objekte Anweisungen gemeinsam nutzen können.

Proteine ​​enthalten oft Tausende von Atomen. Das kann es schwierig machen, zu sehen, wie sich Proteine ​​falten, oder, wie die unzähligen Kräfte zwischen einzelnen Molekülen in Wechselwirkung treten, sagte Olson.

Mit 2D-Computer-Visualisierungen gibt es Einschränkungen, die sie schwer zu interpretieren machen. Zum Beispiel, wenn Forscher versuchen Moleküle um in Computersimulationen zu bewegen, oft sie richtig durcheinander gehen, die nicht in der physischen Welt geschehen würde, sagte Olson.

Mit einem 3D-Modell, gibt es keine Möglichkeit für zwei feste Moleküle direkt durch einander zu gehen, sagte er.

Das Druckverfahren offenbart auch neue Erkenntnisse, wenn zwei Moleküle interagieren. Zum Beispiel haben viele Proteine ​​lange, kurvige Tunnel in ihnen, durch welche Moleküle passieren. eine Tunnellänge und Breite Bestimmung kann auf dem Computer-Bildschirm sehr schwierig sein, weil es keine Möglichkeit gibt, den ganzen Weg durch von einem Blick zu sehen. Aber seine Längenmessung ist besonders einfach in 3D-Druckmodelle, sagte Olson.

"Alles, was Sie tun müssen, ist String nehmen, schieben Sie es durch den Tunnel, um die Enden zu markieren, es ausstrecken, und Sie wissen, wie lange der Tunnel ist" Olson sagte Live-Wissenschaft.

Zukünftige Moleküle

3D-Druck könnte auch zu entwerfen vollständig künstliche Moleküle verwendet werden. Proteine ​​sind sehr gut an Moleküle, wie zum Beispiel kleine Konzentrationen eines Gift oder Sprengstoff in einem U-Bahn zu erfassen, sondern Proteine ​​nicht gut tun, in heiß, kalt, trocken oder anderen extremen Bedingungen, sagte Ron Zuckerman, ein nanobioscientist an der Molecular Foundry an Berkeley Lab in Kalifornien.

So Zuckerman entwickelt synthetische Moleküle, so genannte "Peptoide." Diese Moleküle würden die Empfindlichkeit der Proteine ​​haben, könnte aber von stärker und robuster synthetischen Aminosäuren hergestellt werden.

Sein Team begann mit den 3D-Druck, weil es die Forscher eine intuitive Art und Weise zu verstehen, bietet wie flexible Proteine ​​sind, die es leichter zu verstehen ist, wie sie sich falten. Die anziehenden und abstoßenden Kräfte zwischen den Molekülen kann mit kleinen Magneten an den Modellen und Materialien mit unterschiedlicher Flexibilität modelliert werden können die Kurvigkeit verschiedener Proteinstrukturen nachahmen.

Zuckerman derzeit gedruckten Modelle von realen Proteine ​​verwenden, die er "peppytides" für pädagogische Zwecke aufruft, die zeigt, wie Strukturen, die viele Proteine, wie beispielsweise die Telefonseilartigen Struktur gemeinsam sind, eine alpha-Helix genannt, entstehen.

Wenn die Schüler mit einem 3D-Modell zu starten, "ich Sie das Floppy-Ding wie eine Halskette geben können, die -Rund gerade ist wackeln und man kann es eigentlich klappen", sagte Zuckerman Live-Wissenschaft. "Ganz plötzlich die spiralförmigen Falten beginnen stabil zu werden, weil alle die Magnete in einer Reihe aufstellen."

Folgen Sie Tia Ghose auf Twitter und Google+ . Folgen Sie Livescience @livescience , Facebook & Google+ . Ursprünglich auf Live - Science veröffentlicht.

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