3D-Druck Moleküle können neue Erkenntnisse offenbaren.

Alles von Geigen, Gewehre auf 3D-Drucker scheint es, dass die Geräte den Begriff der DIY auf eine ganz andere Ebene genommen haben.

Nun, 3D-Druck lässt Wissenschaftler Einblicke in einige der kleinsten Bestandteile des Universums: biologischer Moleküle.

Obwohl Forscher Computermodelle um zu visualisieren, die Origami-ähnlichen Prozess der Proteinfaltung jahrelang benutzt haben, "die Erfahrung selbst sehr unterschiedlich zwischen den Blick auf etwas auf einem Flachbildschirm, und tatsächlich hält ein Objekt und Manipulation eines Objekts in Ihren Händen", sagte Arthur Olson, Molekularbiologe am Molecular Graphics Laboratory am Scripps Research Institute in La Jolla , California. [10 verrücktesten Dinge erstellt von 3D-Druck]

Dies könnte eines Tages Forscher Design neuer Medikamente helfen, die genauer Zielen Flecken auf Virus Moleküle oder sogar künstliche Protein Sensoren herzustellen.

3D-Druck

3D Druck ist in verschiedenen Bereichen der medizinischen Wissenschaft unglaublich nützlich geworden: 3D-gedruckten Herzen, Lebern und Schädel sind bereits im Einsatz, Ärzte Operationen planen helfen und sogar Leben retten kann. Die Technologie hat auch zur print-synthetische Ohren, Blutgefäße und Blätter des Herzmuskels, die wirklich nicht zu schlagen.

Aber die Drucktechnik hilft auch Wissenschaftler in den Grundlagenwissenschaften.

Olson nutzt die 3D-gedruckten Modelle um zu verstehen, wie HIV, das Virus, das AIDS verursacht funktioniert. Er teilt seine Modelle mit anderen Forschern durch die National Institutes of Health 3D Print Austausch, ein Programm, das Wissenschaftlern erlaubt, Anweisungen zum Drucken Moleküle, Organe und andere Objekte zu teilen.

Proteine enthalten oft Tausende von Atomen. Das erschweren können um zu sehen wie Proteine falten, oder wie die unzähligen Kräfte zwischen den einzelnen Molekülen interagieren, sagte Olson.

Mit 2D Computer Visualisierungen gibt es Beschränkungen, die ihnen schwer zu interpretieren ist. Zum Beispiel, wenn Forscher versuchen, die Moleküle in Computersimulationen zu bewegen, sagte sie gehen oft direkt durch einander, die in der physischen Welt nicht passieren würde, Olson.

Mit einem 3D Modell besteht keine Möglichkeit für zwei solide Moleküle nach rechts gehen, durch einander, sagte er.

Das Druckverfahren zeigt auch neue Erkenntnisse, wenn zwei Molekülen interagieren. Zum Beispiel haben viele Proteine lange, kurvige Tunnels in ihnen, die Moleküle passieren. Bestimmung der Länge und Breite des Tunnels kann auf dem Computerbildschirm sehr schwierig sein, da gibt es keine Möglichkeit, von jedem einen Blick bis hin zu sehen. Aber seine Messlänge überaus einfach in 3D gedruckt Modelle, Olson, sagte.

"Alles, was Sie tun müssen, nehmen Sie Zeichenfolge, schieben Sie es durch den Tunnel, markieren Sie die Leitungsenden, Stretch it out, und Sie wissen, wie lang der Tunnel ist," sagte Olson Leben Wissenschaft.

Zukünftige Moleküle

3D Druck könnte auch verwendet werden, völlig künstliche Moleküle zu entwerfen. Proteine sind sehr gut im erkennen von Molekülen, wie geringe Konzentrationen von einem Poison oder Sprengstoff in einer u-Bahn aber Proteine nicht rechtzeitig heiß, kalt, trocken oder anderen extremen Bedingungen, sagte Ron Zuckerman, ein Nanobioscientist in der molekularen Gießerei am Berkeley Lab in Kalifornien.

So entwickelt Zuckerman synthetische Moleküle, so genannte "Peptoids." Diese Moleküle hätte die Empfindlichkeit von Proteinen, aber stärker und robuster synthetische Aminosäuren gemacht werden könnte.

Sein Team begann 3D-Druck zu verwenden, denn es Forschern eine intuitive Art und Weise bietet, wie flexibel Proteine zu verstehen sind, wodurch es leichter zu verstehen, wie sie Falten. Die attraktive und abstoßende Kräfte zwischen Molekülen mit winzigen Magneten modelliert werden können, bei den Modellen und Materialien mit unterschiedlicher Flexibilität können Vorfu unterschiedlichen Proteinstrukturen nachahmen.

Zuckerman nutzt derzeit gedruckten Modelle von realen Proteine, die er "Peppytides" für pädagogische Zwecke nennt, zeigt, wie Strukturen, die häufig zu viele Proteine, wie z.B. das Telefon schnurförmige Struktur, die als ein Alpha-Helix, entstehen.

Als Studenten mit einem 3D Modell beginnen, sagte "kann ich Ihnen diese Diskette Sache wie eine Halskette, die nur - rund wackeln ist und Sie können tatsächlich Falten Sie es," Zuckerman Leben Wissenschaft. "Plötzlich anfangen die spiralförmigen Falten, stabiler geworden, weil die Magnete-up line."

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