Kimya Yoluyla Dijital Olarak 16 Milyon Renk Yaratıldı

Kimya Yoluyla Dijital Olarak 16 Milyon Renk Yaratıldı

DNA çift sarmalı, dizileri birbirini tamamlayan iki DNA molekülünden oluşur. Dubleksin kararlılığı, kusurlu tamamlayıcı dizilerin miktarı ve konumu kontrol edilerek laboratuvarda ince ayar yapılabilir.

Eşleşen DNA ipliklerinden birine bağlanan floresan işaretleyiciler dubleksi görünür hale getirir ve floresan yoğunluğu artan dubleks stabilitesi ile artar. Şimdi, Viyana Üniversitesindeki araştırmacılar, önceki 256 renk sınırlamasını aşan bir çalışma olan 16 milyon renkten herhangi birini üretebilen floresan dubleksler oluşturmayı başardılar.



Bu çok geniş palet, DNA ile “boyamak” ve 24 bit renk derinliğine sahip minyatür bir 2D yüzey üzerinde herhangi bir dijital görüntüyü doğru bir şekilde yeniden üretmek için kullanılabilir. Bu araştırma Journal of the American Chemical Society dergisinde yayımlandı.

Tamamlayıcı DNA dizilerinin dubleks olarak tanınma ve bir araya gelme konusundaki benzersiz yeteneği, genlerin nasıl okunduğu ve kopyalandığına ilişkin biyokimyasal mekanizmadır. Dubleks oluşumunun -hibridizasyon olarak da adlandırılır- kuralları basit ve değişmezdir, bu da onları öngörülebilir ve programlanabilir kılar.

DNA hibridizasyonunun programlanması, sentetik genlerin bir araya getirilmesini ve büyük ölçekli nano yapıların inşa edilmesini sağlar. Bu süreç her zaman mükemmel dizi tamamlayıcılığına dayanır. Programlama kararsızlığı, moleküler yapıyı manipüle etme yeteneğimizi büyük ölçüde genişletir ve DNA ve RNA terapötikleri (tedavi edici) alanında uygulamaları vardır.
Bu yeni çalışmada, Viyana Üniversitesi İnorganik Kimya Enstitüsündeki araştırmacılar, kontrollü hibridizasyonun 16 milyon rengin yaratılmasını sağlayabileceğini ve herhangi bir dijital görüntüyü DNA formatında doğru bir şekilde yeniden üretebileceğini gösterdi.

(Solda) Orijinal dijital görüntü (standart 24 bit renk derinliğinde). (Sağda) Yazarlar tarafından DNA formatında “fotokopisi çekilen” resim.

Tırnak Büyüklüğünde Bir Tuval

Renk oluşturmak için kırmızı, yeşil veya mavi renk yayabilen floresan moleküllere (işaretleyiciler) bağlı farklı küçük DNA iplikleri, yüzeydeki uzun bir tamamlayıcı DNA ipliğine hibridize edilir. Her rengin yoğunluğunu değiştirmek için, dizi boyunca önceden tanımlanmış konumlarda DNA ipliğinin bazları dikkatlice çıkarılarak dubleksin kararlılığı düşürülür.

Daha düşük kararlılık daha koyu bir renk tonunu beraberinde getirir ve bu kararlılığın ince ayarı, tüm renk kanalları için 256 tonun yaratılmasıyla sonuçlanır. Tüm tonlar tek bir DNA dubleksi içinde karıştırılabilir ve eşleştirilebilir, böylece 16 milyon kombinasyon oluşturulur ve modern dijital görüntülerin renk karmaşıklığı ile eşleşir. DNA’dan renge dönüşümde bu hassasiyet seviyesine ulaşmak için 45.000’den fazla benzersiz DNA dizisinin sentezlenmesi gerekiyordu.

Araştırma ekibi bunu yapmak için maskesiz dizi sentezi (MAS) adı verilen paralel DNA sentezi yöntemini kullandı. MAS ile yüz binlerce benzersiz DNA dizisi aynı anda ve aynı yüzeyde, yani tırnak büyüklüğünde minyatür bir dikdörtgen üzerinde sentezlenebiliyor.
Yaklaşım, deneycinin bu yüzeydeki herhangi bir DNA dizisinin konumunu kontrol etmesine izin verdiğinden, karşılık gelen renk de seçilen bir konuma seçici olarak atanabilir. Yazarlar, özel bilgisayar komut dosyaları kullanarak süreci otomatikleştirerek, herhangi bir dijital görüntüyü doğru renk yorumuyla bir DNA fotokopisine dönüştürebildiler. İnorganik Kimya Enstitüsünden Jory Lietard, “Esasen sentez yüzeyimiz, mikrometre ölçeğinde DNA molekülleriyle boyama yapmak için bir tuval haline geliyor.” diyor.

Çözünürlük şu anda XGA ile sınırlı ancak yeniden üretim süreci, 1080p’nin yanı sıra potansiyel olarak 4K görüntü çözünürlüğüne de uygulanabilir. Jory Lietard’ın grubunda doktora adayı olan Tadija Kekić, “Görüntülemenin ötesinde, bir DNA renk kodu DNA üzerinde veri depolamada çok faydalı uygulamalara sahip olabilir.” diyor. Kuantum noktalarının geliştirilmesine atfedilen 2023 Nobel Ödülü’nün de gösterdiği gibi, renk kimyasının önünde parlak bir gelecek var.

Kaynak: https://phys.org
Derleyen: Simge Kara

Kırmızı Renk Hakkında Şaşırtan Araştırma