DNA磚塊

DNA磚塊

DNA“磚塊”是指構成DNA雙螺旋鏈的4種鹼基:腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G),A只能和T配對,C只能和G配對。它們就像“樂高”玩具,可以搭建出各種結構。這種納米製造技術稱為“DNA—磚塊自組裝”,用人造的DNA短鏈像樂高磚塊那樣搭扣拼裝。它充分利用了DNA編程的能力,將DNA鹼基對組合搭配成各式“菜譜”,來組成預先設計好的形狀。

DNA磚塊

DNA“磚塊”是指構成DNA雙螺旋鏈的4種鹼基:腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G),A只能和T配對,C只能和G配對。它們就像“樂高”玩具,可以搭建出各種結構。這種納米製造技術稱為“DNA—磚塊自組裝”,用人造的DNA短鏈像樂高磚塊那樣搭扣拼裝。它充分利用了DNA編程的能力,將DNA鹼基對組合搭配成各式“菜譜”,來組成預先設計好的形狀。

用每段有32個核苷酸的單股DNA製造了102個微小而獨特的形狀,其中有些具有複雜的空腔及中空的內部。這些DNA構建塊可以至多與4個鄰接的DNA股結合,並且,像樂高積木一樣,它們中的每一塊可被單獨地移除或添加。結合DNA摺紙,這種製作DNA磚的方法應該為產出更多的甚至更大的納米結構鋪設了道路。

DNA磚塊 DNA磚塊

新方法用的DNA磚塊更小(長度為32個鹼基),將每個鹼基對磚塊轉了90度,再將每兩個磚塊並成立體狀,就可以向“上”、向“外”兩個方向添磚加瓦了。每8個鹼基對(約2.5納米)構成一個“三維像素”,這是它的最小結構單位,1000個這樣的像素構成一個模組,這些模組就成為製作三維建築的DNA分子“原料塊”。研究人員用這些“原料塊”製作了102種複雜的三維結構,包括字母、符號、漢字等,不僅表面精巧,還有著複雜的內部洞穴和孔道。

另一種叫做“DNA摺疊術”的方法能構建更穩定、更複雜的三維結構,但這種技術要依賴一條較長的DNA鏈做“支架”,並需要幾百個短鏈DNA做“釘扣”把它摺疊起來,而且每種新形狀都需要一種新“支架”及相應摺疊法、新的“釘扣”。論文作者尹鵬(音譯)介紹說,相比之下,DNA“磚塊”的方法不再需要支架鏈,由此可以形成一種模組化的結構,每塊磚都能獨立地加上或減去。“這種方法簡單、穩定而且用途更廣。”

新方法的下一個目標是將這種DNA納米技術用在更尖端領域,比如“智慧型”醫療設備,能將標靶藥物選擇性地遞送到病灶部位;可程式的成像探測儀器;下一代計算機線路製造,能精確排列無機物質的模板等等。

“設計出更多、更有效的方法來利用那些具有生物兼容性DNA分子,將其作為納米技術中的結構建材,這將帶來巨大的醫療價值以及非醫療方面的套用。”維斯鑄造學院主管登·英格博說,“我們在這方面的能力正閃電般地增長。”

研發物理

基於DNA摺紙和DNA瓦片,研究人員為了在生物物理、醫學及納米電子學中的可能用途而想出了誘使單股DNA形成各種各樣形狀的一種方法。

研究人員發明的“DNA磚”會自行組裝成複雜、三維的納米結構,且它們可能對承載及輸送某些蛋白質或納米顆粒是理想的。

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