美用DNA“砖块”搭出上百种三维纳米结构
今年初,研究小组在《自然》杂志上报告称,他们用DNA砖块(每块长42个碱基,折叠成矩形“砖块”)构造出了二维平面,包括所有罗马字母、标点符号、数字等107个图案,但构建三维结构需要新的“折叠”方法。
新方法用的DNA砖块更小(长度为32个碱基),将每个碱基对砖块转了90度,再将每两个砖块并成立体状,就可以向“上”、向“外”两个方向添砖加瓦了。每8个碱基对(约2.5纳米)构成一个“三维像素”,这是它的最小结构单位,1000个这样的像素构成一个模块,这些模块就成为制作三维建筑的DNA分子“原料块”。研究人员用这些“原料块”制作了102种复杂的三维结构,包括字母、符号、汉字等,不仅表面精巧,还有着复杂的内部洞穴和孔道。
另一种叫做“DNA折叠术”的方法能构建更稳定、更复杂的三维结构,但这种技术要依赖一条较长的DNA链做“支架”,并需要几百个短链DNA做“钉扣”把它折叠起来,而且每种新形状都需要一种新“支架”及相应折叠法、新的“钉扣”。论文作者尹鹏(音译)介绍说,相比之下,DNA“砖块”的方法不再需要支架链,由此可以形成一种模块化的结构,每块砖都能独立地加上或减去。“这种方法简单、稳定而且用途更广。”
新方法的下一个目标是将这种DNA纳米技术用在更尖端领域,比如“智能”医疗设备,能将标靶药物选择性地递送到病灶部位;可编程的成像探测仪器;下一代计算机线路制造,能精确排列无机物质的模板等等。
“设计出更多、更有效的方法来利用那些具有生物兼容性DNA分子,将其作为纳米技术中的结构建材,这将带来巨大的医疗价值以及非医疗方面的应用。”维斯铸造学院主管登·英格博说,“我们在这方面的能力正闪电般地增长。”
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