亞克力塑料鏡片購買(mǎi)
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亞克力塑料鏡片購買(mǎi)
魚(yú)羊 十三 發(fā)自 凹非寺
神奇的事情還是發(fā)生了——一只塑料兔子也能擁有自己的DNA。
△圖源:WIRED并且,切下兔子身體的任何一部分,就能“克隆”此兔本兔。
這項來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和以色列Erlich Lab的神奇研究,首次將DNA作為信息存儲工具,注入到了日常物品當中。
(蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院,享有“歐陸第一名?!泵雷u(yù),愛(ài)因斯坦1896年至1900年期間就讀于此)
也就是說(shuō),甚至你家里的鍋碗瓢盆,都能攜帶“遺傳信息”了!
當千年后的考古學(xué)家得到了一堆被注入DNA的碎瓷片,通過(guò)基因測序,他不僅能打造出一個(gè)一模一樣的碗,甚至還能從中還原整個(gè)文明的面貌。
UCLA的生物化學(xué)家Sriram Kosuri評價(jià)道:
這項工作最酷的地方,是證明了DNA真的能實(shí)現無(wú)處不在的存儲。
這項最新研究成果,登上了Nature子刊《自然生物技術(shù)》。
能存儲DNA的3D兔子是怎么來(lái)的?我們知道每一個(gè)生物都有DNA,而今天這項技術(shù)讓無(wú)生命的物體也可以擁有DNA。
這只3D兔子是在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的實(shí)驗室中被打印出來(lái)的。
嵌入在兔子聚合物基質(zhì)中的,是數以萬(wàn)計的微小玻璃珠,而每一顆都包含著(zhù)幾十個(gè)合成 DNA 分子。
所以,兔子本身就可以稱(chēng)得上是一個(gè)數字藍圖:包含了3.7億份描述它輪廓的數據文件。
這項研究采用的是一個(gè)叫 DoT(DNA of Things)的架構。
在這種架構中,DNA分子被融合到一種功能性材料中,從而創(chuàng )建具有不可變內存的對象。
研究人員選擇了一個(gè)叫斯坦福兔子(Stanford Bunny)的對象。這是一個(gè)常用的計算機圖形三維測試模型。
首先,將兔子的二進(jìn)制立體光刻(STL)文件從100kB壓縮到45kB。
接下來(lái),使用DNA噴泉(DNA Foutain)技術(shù)將文件編碼為12000個(gè)DNA寡核苷酸(oligos),這是通過(guò)單個(gè)CustomArray芯片所能產(chǎn)生的最大寡核苷酸數量。
與文件大小相比,DNA噴泉編碼的冗余度為5.2x,這就意味著(zhù)即使在缺失80%的DNA寡核苷酸的情況下,依然可以正確解碼文件。
然后,將PCR擴增的寡核苷酸裝載到SPED(silica particle-encapsulated DNA)珠子中,并將其嵌入聚己內酯(PCL)中。
PCL是一種可生物降解的熱塑性聚酯,具有低熔點(diǎn)和在各種有機溶劑中的高溶解度,使其成為在溫和條件下進(jìn)行共混和印刷的理想材料。
為了準備3D打印燈絲(filament),研究人員將SPED膠囊與溶解的PCL混合,然后將混合物擠出到與臺式3D打印機兼容的2.85mm燈絲中。
值得注意的是,燈絲中含有100mg kg?1(100ppm)的SPED珠,這對燈絲的機械性能、重量或顏色沒(méi)有任何可檢測到的變化。
每克SPED珠的DNA含量為2mg,即PCL燈絲的DNA濃度為0.2mg kg-1(0.2ppm),遠遠低于生物有機體的DNA濃度。
最后,研究人員使用存儲在含DNA的PCL燈絲中的相同文件進(jìn)行了Stanford Bunny的3D打印。
實(shí)驗結果表明,通過(guò)使用便攜式定序器,只需消耗少量的材料,就可以完美、快速地從3D對象檢索數據。
研究人員從兔子的耳朵上剪下了約10mg打印的PCL,占兔子總重量(3.2 g)的0.3%。
而后,使用DoT架構進(jìn)行了五代復制實(shí)驗。
第四代和第五代之間隔了9個(gè)月的時(shí)間,這也就表明兔子具有長(cháng)期存儲DNA的能力。
并且,可以從這五代產(chǎn)物中,都可以檢測到這個(gè)文件。
但在幾乎每一輪復制中,數據的完整性都有所降低,都能看到脫落分子的比例在增加。
在將DNA插入PCL燈絲之前,原始文庫的比例為5.9%,而在最后幾代,這一比例超過(guò)了20%。
為了更好的了解復制對文庫組成的影響,研究人員還是用了二項式分布對每個(gè)寡核苷酸的正確序列讀取數進(jìn)行了建模。
研究人員表示:
幾乎任何種類(lèi)的數字信息都可以存儲在 DNA 中。
為了證明這點(diǎn),他們將一個(gè)1.4M的視頻存儲在了DNA上,并放在了有機玻璃眼鏡的鏡片中。
使用一個(gè)類(lèi)似于上述兔子實(shí)驗的過(guò)程,團隊也成功地從中獲取了視頻文件。
1kg DNA就能存儲全球數據用DNA來(lái)存儲信息,已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)了。
DNA有4種堿基對:A-T、T-A、C-G、G-C,用來(lái)編碼遺傳信息。
二進(jìn)制用0和1來(lái)編碼信息,那么DNA就能用A,T,G,C四種堿基來(lái)轉換數字信號。
用CRISPR基因編輯技術(shù),可以制造出任何DNA序列,存儲相應的數據。
并且,由于堿基有四種,一個(gè)本來(lái)要用8bit代表的字符,用DNA序列來(lái)表示只需要2個(gè)堿基對。
DNA存儲的好處在于,它的存儲密度要遠超過(guò)硬盤(pán)、磁帶等電子設備,1克DNA就足以存下海量信息。根據哈佛大學(xué)此前的研究,裝滿(mǎn)一鞋盒的DNA(約1kg)就能存儲全球數據。
而且到目前為止,也只有DNA存儲這類(lèi)分子存儲技術(shù),在宏觀(guān)上不被幾何形狀所限制。
這打開(kāi)了新世界的大門(mén)。論文作者Erlich說(shuō),在物體中注入存儲信息的DNA這項技術(shù),未來(lái)還可以用于制造能夠自我復制的機器人。
醫師科學(xué)家Eric Topol則認為,DoT將DNA數據存儲的概念提升到了前所未有的高度,包括醫學(xué)應用。
另外一個(gè)好處是,DNA非常穩定,能存在成百上千年。
當DNA被注入各種各樣的物品之中,也就意味著(zhù),未來(lái)的考古學(xué)家很可能通過(guò)一堆碎瓷片,就能復原一個(gè)文明的本來(lái)面貌。
不過(guò),想要讀取這些信息,需要進(jìn)行DNA測序。
比如,哈佛大學(xué)的研究人員把一張騎馬的動(dòng)圖,插到了大腸桿菌的DNA里。
然后,對細菌的基因組進(jìn)行測序,以重建圖像,準確率達到了90%。
DNA數據存儲的另一大挑戰,在于高昂的成本。無(wú)論是DNA合成還是DNA寫(xiě)入,現在都花費巨大。
據維基百科介紹,每兆字節的編碼成本為12400美元,檢索成本為220美元。
然而,有人指出,DNA合成和測序成本的指數級下降,如果這種趨勢持續到未來(lái),到2023年,應該會(huì )使這項技術(shù)在長(cháng)期數據存儲方面具有成本效益。
對此,Erlich認為,如果能實(shí)現批量生產(chǎn),價(jià)格將大大降低。
DNA存儲,不止停留在理論上DNA數據存儲也并不只是停留在理論上。
去年,來(lái)自法國的高中生Adrien Locatelli,就曾經(jīng)把《圣經(jīng)》和《古蘭經(jīng)》的一部分內容用DNA鏈編了碼,然后用AAV2病毒當載體注入自己的身體。
今年6月,哈佛系的初創(chuàng )公司Catalog把16GB的英文維基百科內容編碼在了DNA鏈上。
7月,Catalog又宣布成功把1TB數據,存到了重量?jì)H以克計的DNA上,并且表示明年就會(huì )開(kāi)始商業(yè)化。
而現在,這只帶有遺傳物質(zhì)的3D打印兔子,又向“DNA物品”(DNA-of-things)邁出了一大步。
傳送門(mén)Nature:
DNA存儲:
DNA-fountain項目地址:
參考資料:
Wired:
IEEE Spectrum:
— 完 —
量子位 QbitAI · 頭條號簽約
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如何分辨眼鏡片是樹(shù)脂還是塑料?
1、現在市場(chǎng)上出售的太陽(yáng)鏡的鏡片有樹(shù)脂片和塑料片兩種。樹(shù)脂鏡片比塑料鏡片厚,塑料鏡片比較薄。另外,最好選擇沒(méi)有度數的平光鏡,這樣對眼睛的傷害才小。
2、塑料的主要成分是樹(shù)脂。樹(shù)脂這一名詞最初是由動(dòng)植物分泌出的脂質(zhì)而得名,如松香、蟲(chóng)膠等,樹(shù)脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。樹(shù)脂約占塑料總重量的40%~100%。塑料的基本性能主要決定于樹(shù)脂的本性,但添加劑也起著(zhù)重要作用。有些塑料基本上是由合成樹(shù)脂所組成,不含或少含添加劑,如有機玻璃、聚苯乙烯等。
特點(diǎn):
1、樹(shù)脂通常是指受熱后有軟化或熔融范圍,軟化時(shí)在外力作用下有流動(dòng)傾向,常溫下是固態(tài)、半固態(tài),有時(shí)也可以是液態(tài)的有機聚合物。廣義地講,可以作為塑料制品加工原料的任何聚合物都稱(chēng)為樹(shù)脂。
2、塑料是指以樹(shù)脂(或在加工過(guò)程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑,著(zhù)色劑等添加劑為輔助成分,在加工過(guò)程中能流動(dòng)成型的材料。
3、由此可見(jiàn),樹(shù)脂是塑料的原材料之一,塑料是樹(shù)脂的成品。 或者說(shuō),未成型的是樹(shù)脂,成型后為塑料。
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