科學家用DNA搭多種積木形狀
日期:2012-06-06 08:17:43
美國哈佛大學研究人員以脫氧核糖核酸(DNA)單鏈為“積木”,搭出字母、數(shù)字、表情符號等多種形狀。研究人員稱,這種技術(shù)可在醫(yī)學領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,譬如做成藥物傳送器,把藥物直接輸送至病灶部位。
搭積木
哈佛大學維斯研究所生物工程領(lǐng)域研究人員以短短的合成DNA單鏈為“磚”,按照預先設計,讓“磚”與“磚”之間相互咬合,砌成形狀各異的“墻”,就像搭樂高積木一樣。
研究人員搭出了100多個形狀,包括中文字“金”“木”“水”“火”“土”、數(shù)字0至9,26個英文字母、表情符號等。每個造型由數(shù)百塊“單鏈磚”砌成,直徑僅為100納米,是一根頭發(fā)絲直徑的千分之一。
這項結(jié)果由最新一期《自然》雜志網(wǎng)絡版發(fā)表。
DNA廣為人知的作用是攜帶遺傳信息,但在DNA納米技術(shù)領(lǐng)域,它是一種用于制造微小的可編程結(jié)構(gòu),作用廣泛。
辟蹊徑
迄今為止,DNA納米技術(shù)領(lǐng)域的研究多集中在DNA“折紙術(shù)”上。也就是說,用一根長長的DNA單鏈當絲線,像繡花一樣反復折疊。但“絲線”怎樣折,全靠訂書釘般的DNA短鏈來決定。研究人員必須先用電腦軟件設計好所有“訂書釘”的DNA序列,這些“訂書釘”一個緊挨一個,精確確定“絲線”走勢。譬如,中國研究人員曾用一根長長的DNA單鏈“折”出一幅“中國地圖”,直徑僅150納米。
哈佛大學研究人員另辟蹊徑,把視線轉(zhuǎn)移到合成的DNA短鏈上,避免腳手架般的長鏈,創(chuàng)出一種“替代構(gòu)建法”。每個DNA單鏈只有一節(jié)短鏈,作為一塊“磚”。一塊“磚”如果與另一塊“磚”存在互補序列,則相互咬合;如果沒有互補序列,則不相連,有點兒類似積木。
借助這種方式,多塊“磚”經(jīng)一系列相互咬合,可以砌成預先設計的特殊形狀。
前景好
美國每日科學網(wǎng)站援引研究人員的話報道,這項技術(shù)中,“砌墻”方法簡單,“墻體”結(jié)構(gòu)穩(wěn)固而且用途廣泛。
DNA“單鏈磚”作為一種基礎(chǔ)材料,可能運用于醫(yī)學領(lǐng)域,發(fā)揮重要作用。譬如,“單鏈磚”可以組合成藥物傳送器,在抵達病灶前保持藥物結(jié)構(gòu)完整。此外,“單鏈磚”是人工合成,可以實現(xiàn)高度生物相容。
維斯研究所創(chuàng)始董事唐納德·因格貝爾說:“用DNA納米技術(shù)制造可編程的納米裝置是維斯研究所的關(guān)注重點之一,我們堅信,它能產(chǎn)生全新的診斷和治療方法?!?/SPAN>