Zijaanzicht van de LEGO gradiëntmixer tijdens (A) de beginpositie en (B) de horizontale kantelfase. (1) 3D-geprinte centrifugebuishouder. (2) Draaiende motor om de buizen in horizontale positie te draaien. (3) Draaiende servomotor die verantwoordelijk is voor het horizontaal kantelen van de buizen. (4) Grote grijze versnelling die de twee motoren verbindt met zijn kleine versnellingscomplement. (5) De steiger houdt de structuur bij elkaar. (6) De LEGO-controller voor het orkestreren van de bewegingen van de twee motoren. De zwarte kabels zijn voor de duidelijkheid in wit getraceerd. Krediet: Sentosa et al, PLOS EEN (2023) CC-BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Een team van bio-ingenieurs aan de Arizona State University heeft een manier gevonden om een LEGO-robot te gebruiken als een gradiëntmixer in een deel van een proces om DNA-origami-nanostructuren te maken. In hun paper gepubliceerd op de open-access-site PLOS EENbeschrijft de groep hoe ze hun mixer en de uitvoering ervan hebben gemaakt.
Om DNA-origamistructuren te maken, is zuivering van DNA-origami-nanostructuren vereist. Dit wordt meestal gedaan met behulp van snelheidszonecentrifugatie, waarbij een relatief duur stuk machine, een gradiëntmenger, wordt gebruikt. Bij deze nieuwe inspanning heeft het team van ASU ontdekt dat het mogelijk is om zo’n mixer te bouwen met kant-en-klare LEGO-kits.
Gradiëntmixers werken door materiaal in cilindrische buizen te laten draaien, maar ze hebben een manier nodig om ingrediënten in de buizen te gieten. De buizen moeten dus in het begin verticaal worden geplaatst. Nadat er doppen op de bovenkant zijn geplaatst om morsen te voorkomen, worden de buizen in een horizontale positie gebracht en vervolgens rondgedraaid. Dit scheidt het materiaal in de vloeistof in een gradiënt.
Om een LEGO robotgradiëntmenger te maken, begon het team met een eenvoudige basis en bouwde daar een eenarmige robot op. De arm houdt en geleidt een platform waarop de buizen kunnen worden aangesloten. Net als bij de commerciële versie, draait de robotarm de buizen langzaam om de inhoud te mengen zodra de buizen zijn gevuld en afgesloten. Vervolgens laat het de buizen in een verticale positie zakken en draait ze snel rond.
Testen toonden aan dat de robot in staat was om de benodigde materialen te mengen en te scheiden, evenals commerciële versies, hoewel het aanzienlijk minder kostte. Het onderzoeksteam merkt op dat de hele mixer, inclusief de twee motoren (een voor plaatsing, de andere om te draaien), alleen van LEGO-onderdelen was gemaakt, behalve de buishouder – die hebben ze gemaakt met een 3D-printer.
Het onderzoeksteam suggereert dat hun LEGO-robot niet alleen kan worden gebruikt als een gradiëntmengsel in toepassingen in de echte wereld; het laat zien dat veel andere dure laboratoriummachines op een vergelijkbare manier kunnen worden gemaakt.
Meer informatie:
Jason Sentosa et al, LEGO-robots met gradiëntmenging voor het zuiveren van DNA-origami-nanostructuren van meerdere componenten door centrifugatie op basis van snelheid, PLOS EEN (2023). DOI: 10.1371/journal.pone.0283134
Tijdschrift informatie:
PLoS EEN
