DNA摺紙術

DNA摺紙術

DNA摺紙術,美國一位科學家將手工摺紙藝術發展到了一個新高度:用DNA分子、而非紙作為材料。DNA摺紙術是近年來提出的一種全新的DNA自組裝的方法,是DNA納米技術與DNA自組裝領域的一個重大進展。與傳統的DNA自組裝技術不同,DNA摺紙術通過將一條長的DNA單鏈(通常為基因組DNA)與一系列經過設計的短DNA片段進行鹼基互補,能夠可控地構造出高度複雜的納米圖案或結構,在新興的納米領域中具有廣泛的潛在套用。

基本介紹

DNA摺紙術 DNA摺紙術

首先選擇摺疊物的形狀,用摺疊的長串DNA分子形成這一形狀的大體支架,接著把用電腦生成的短串DNA分子與其“釘”在一起,最後再在電腦上進行修改。美國威斯康星大學的埃德·史密斯在<自然>雜誌有關DNA摺紙術的一篇評論中寫到:“這項研究顯現出來的結果確實令人吃驚不已。”

在用DNA分子製作各種圖形時,羅斯蒙德先藉助納米儀器,畫好摺疊物的形狀,然後用摺疊的DNA長鏈把這個形狀填滿。而DNA短鏈就是固定摺疊的DNA長鏈的“圖釘”,有了它們,DNA長鏈組成的圖形才不會散開。羅斯蒙德用計算機計算每一個作品所需DNA短鏈的數量,然後將這些DNA短鏈“釘”在長鏈構成的支架上,就構成了各種圖案。

每個DNA短鏈都有兩個分支,就像一個“V”字。每個分支都由特殊的鹼基順序構成,分別與DNA長鏈上的兩個不同區域結合在一起。例如,DNA短鏈的左支包含ATG片斷,而右支包含CGA片斷,那么當它與DNA長鏈結合時,左支就會找到長鏈上含有TAC的部分,然後附著在上面。而右支也會以同樣的方式附著在排序為GCT的片斷上。

羅斯蒙德介紹說,將DNA長鏈和短鏈一起放入一種鹼性溶液加熱後,它們就會自動結合在一起,組合成人們想要的圖案。整個過程完全是自動組裝的,全過程可預先在電腦中設定,根本無需親自動手,就連高中生都可以完成操作。

套用前景

DNA以其獨特的納米尺度、分子線性結構、物理化學穩定性、力學剛性、自我識別能力以及自組裝等優勢,正逐步被套用於分子生物學和電子學領域。以DNA為模板,構築納米材料及分子器件,正成為一個新的研究熱點。

羅斯蒙德說:“這只是一個藝術品,但我相信如果我們有能力用DNA做出所需要的形狀,就可以用它們做更有用的物品,而且在製作過程中,人們可以對DNA的結構了解更多。” 羅斯蒙德認為,“DNA摺紙術”可套用於電子學和分子生物學領域。

美國威斯康星大學的埃德·史密斯,在《自然》雜誌有關“DNA摺紙術”的一篇評論中寫道:“這項研究顯現出來的結果確實令人吃驚不已。”紐約大學納米技術專家納定·賽門說:“從某種意義上講,‘DNA摺紙術’是一項革命性變化,它確實改變了人們做事的方法。這個技術可以為微電子部件搭建平台。也可以加入酶,形成一個微小的蛋白質工廠。”

納米製造技術、納米電子學、納米生物學、納米材料學是納米科技的四大領域,其中,納米製造技術是糅合了其他各種學科的基本“藝術”,是當前納米科學研究的基礎——它不僅為納米科學各個領域的研究和拓展提供強有力的手段,而且是未來納米產業的支柱。科學家們清楚地知道,很多材料和器件在納米尺度範圍內具有全新的物理性能,當前生命科學的前沿亦必定是納米或分子水平上的研究,“DNA摺紙術”的發展,無疑具有至關重要的意義。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們