一、文献基础信息
英文标题:Metal-Organic Frameworks in Microfluidics Enable Fast Encapsulation/Extraction of DNA for Automated and Integrated Data Storage
中文标题:微流控中的金属有机框架实现DNA的快速封装/提取,用于自动化一体化数据存储
作者:Cuiping Mao、Shuchen Wang、Jiankai Li、Zhuowei Feng、Tong Zhang、Rui Wang、Chunhai Fan、Xingyu Jiang(南方科技大学、上海交通大学等)
期刊:ACS Nano,2023年第17卷第3期,第2840—2850页,DOI:10.1021/acsnano.2c11241
发表时间:2023年2月2日在线发表(2023年2月14日刊出)
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.2c11241
摘要:
DNA作为特殊的数据存储介质具有高信息密度,但DNA存储需要专用设备和严格控制的环境。为免去专用设备,快速封装(数分钟内)以提高DNA稳定性以及快速提取仍是挑战。本研究报道了一种可在单个微流控芯片上于10分钟内被金属有机框架(MOFs)封装、5分钟内提取的DNA微库,用于自动化一体化DNA数据存储。DNA微库@MOFs增强了数据编码DNA在恶劣环境下的稳定性。加速老化实验后,编码信息仍可被完整读出,相当于在25°C、50%相对湿度、10 000 lx太阳辐射条件下存储10年后仍可读取。该微库还可通过流式细胞术快速检索目标数据,并在每次访问后可复制。
二、文献核心主要内容
研究背景:DNA凭借很高信息密度成为很具前景的数据存储介质,但传统DNA存储依赖专用设备与严格温控环境,DNA的长期稳定性和快速封装/提取仍具挑战。金属有机框架(MOF)具有高孔隙率和高比表面积,可封装生物分子提供保护;微流控可实现自动化一体化操作。本研究旨在实现DNA在微流控芯片上数分钟级快速封装与提取,并增强DNA在恶劣环境下的稳定性。
主要内容:在单个微流控芯片上构建基于MOFs的DNA微库(DNA microlibrary@MOFs):数据编码DNA经MOFs快速封装(约10 min)得到保护,需要读取时在芯片上快速提取(约5 min)。以加速老化实验(70°C人工气候箱)评价长期稳定性,并通过流式细胞术实现目标数据的随机检索,考察文库在多次访问后的可复制性。
实验结果:DNA微库在微流控芯片上实现约10分钟封装、约5分钟提取。DNA microlibrary@MOFs显著增强了编码DNA对恶劣环境的耐受性:加速老化后编码信息可完整读出,相当于25°C、50%RH、10 000 lx光照下保存10年仍可读取。微库可通过流式细胞术快速检索目标数据,并在每次访问后可复制。
研究结论:基于MOFs的DNA微库结合微流控技术,实现了DNA的快速封装/提取和长期稳定存储,构建了自动化一体化DNA数据存储系统,为高密度、长寿命DNA存储提供了可行方案。
三、瑞禧产品引用情况
引用产品:羧基官能化二氧化硅颗粒(Carboxyl-functionalized silica particles)。
相关产品:功能化二氧化硅微球/纳米粒(氨基、羧基、醛基、环氧基等表面官能化二氧化硅)、二氧化硅-DNA载体材料。
原文:本文在构建硅基DNA微库(silica-based DNA microlibrary)时采用羧基官能化二氧化硅颗粒作为封装DNA的模板载体,实现DNA的封装、提取与数据存储。该羧基官能化二氧化硅颗粒为瑞禧生物产品目录覆盖的功能化二氧化硅材料
四、相关文献:
文献名称:1、Fluorescent PS microplastics to track microplastic accumulation in freshwater bivalves
中文名:荧光 PS 微塑料示踪淡水双壳类体内微塑料蓄积
作者:Jiang Y, et al.
链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749122034738
文献名称:2、PEG-b-PLKC copolymer self-assembled contrast agent for long-term MRI monitoring of bone regeneration
中文名:PEG-b-PLKC 自组装造影剂用于骨修复长期 MRI 监测
作者:Yang A, et al.
链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.202400789
文献名称:3、Oleic acid stabilized Fe3O4 nanoparticles for magnetic resonance T2 weighted imaging of lymph node metastasis
中文名:油酸稳定 Fe3O4纳米粒用于淋巴结转移 T2 磁共振成像
作者:Zou J, et al.
链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2022/nj/d2nj00331b
文献名称:4、Angiopep-2 peptide conjugated Fe3O4 lipid polymer nanoparticles for glioblastoma mRNA delivery
中文名:Angiopep-2 偶联 Fe3O4脂质聚合物纳米粒递送胶质母细胞瘤 mRNA
作者:Yu Z, et al.
链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.202100967
文献名称:5、PEG-g-CS micelles for encapsulation of fucoxanthin and improved photostability
中文名:PEG-g-CS 胶束包载岩藻黄素提升光稳定性
作者:Liao Y, et al.
链接:https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jsfa.13422
文献名称:6、mPEG-NHS modified PLGA microspheres for sustained release of osteogenic peptide
中文名:mPEG-NHS 修饰 PLGA 微球缓释成骨多肽
作者:Feng Q, et al.
链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2023/ta/d3ta00498f