Fluidic switching in nanochannels for the control of Inchworm: a synthetic biomolecular motor with a power stroke
Notice bibliographique
Résumé
Synthetic molecular motors typically take nanometer-scale steps through rectification of thermal motion. Here we propose Inchworm, a DNA-based motor that employs a pronounced power stroke to take micrometer-scale steps on a time scale of seconds, and we design, fabricate, and analyze the nanofluidic device needed to operate the motor. Inchworm is a kbp-long, double-stranded DNA confined inside a nanochannel in a stretched configuration. Motor stepping is achieved through externally controlled changes in salt concentration (changing the DNA's extension), coordinated with ligand-gated binding of the DNA's ends to the functionalized nanochannel surface. Brownian dynamics simulations predict that Inchworm's stall force is determined by its entropic spring constant and is ∼ 0.1 pN. Operation of the motor requires periodic cycling of four different buffers surrounding the DNA inside a nanochannel, while keeping constant the hydrodynamic load force on the DNA. We present a two-layer fluidic device incorporating 100 nm-radius nanochannels that are connected through a few-nm-wide slit to a microfluidic system used for in situ buffer exchanges, either diffusionally (zero flow) or with controlled hydrodynamic flow. Combining experiment with finite-element modeling, we demonstrate the device's key performance features and experimentally establish achievable Inchworm stepping times of the order of seconds or faster.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».