DNA 折纸艺术

科 学这张图片是Paul Rothemund用DNA折叠而成的。Rothemund在自然杂志上发表论文称发明了一种新方法来操纵DNA,并成功用DNA 折叠出三角形、笑脸和美洲地图等。这将对未来的纳米仪器的设计产生重大影响。

### cadnano在DNA折纸中的使用方法 cadnano 是一款专门用于设计 DNA 折纸结构的软件工具,它提供了直观的界面和强大的功能,使得复杂的 DNA 结构设计变得更加高效。以下是关于 cadnano 的一些核心概念及其在 DNA 折纸设计中的应用。 #### 软件概述 cadnano 提供了一个图形化用户界面 (GUI),允许研究人员通过拖拽的方式定义 DNA 骨架链路径以及附加的短序列支架链的位置[^3]。这种交互方式极大地简化了复杂 DNA 纳米结构的设计流程。 #### 基本工作流程 1. **创建骨架链**: 用户可以在 cadnano 中绘制一条主线作为 DNA 骨架链的基础路径。这条线代表单股 DNA 长链在整个结构中的走向。 2. **添加支架链**: 支架链是用来稳定整体结构的小片段 DNA 序列。它们被放置于特定位置以形成所需的三维形状或者封闭某些区域从而增强稳定性[^4]。 3. **设定约束条件**: 设计者可以指定各种物理化学参数,比如温度范围、盐浓度等影响因素来优化模型预测效果. 4. **导出文件**: 完成初步设计方案之后,cadnano 可将其转化为可供实验验证的数据格式(如FASTA),以便后续合成实际样品进行测试分析. #### 实际案例说明 例如,在制造类似于引用材料提到的那种携带药物分子的功能性纳米载体时[citation needed],可以通过如下步骤完成相应部分的设计: - 利用 cadnano 绘制一个平面矩形框架表示基本单元; - 在该区域内安排好多个装载位点用来固定治疗成分如凝血酶; - 将整个片层卷曲起来形成圆筒状保护内部货物直到抵达目的地释放出来为止. 值得注意的是,虽然上述描述听起来简单明了但实际上每一步都需要精确计算才能确保最终产物具备预期性能特点同时满足生物安全性标准等方面的要求。 ```python import cadnano as cn # 创建一个新的项目实例 project = cn.Project() # 添加新的虚拟螺旋对象至场景中 vhelix = project.createVirtualHelix(row=0,column=0) # 设置交叉连接关系建立双螺旋配对模式 crossover = vhelix.addXover(strandtype='staple',fromVhNum=0,toVhNum=1) ``` 以上代码片段展示如何初始化 cadnano API 并开始构建简单的 DNA 双螺旋结构的一部分。
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