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Science发表重大技术突破:DNA折纸技术的“新变种”

文章来源:生理科学进展发布日期:2016-05-30浏览次数:1634

      Francis Crick在1953年绘制的一张粗糙的铅笔素描画是伦敦维尔康姆图书馆(Wellcome Library)贵重的馆藏之一。这张素描图次展示了DNA的双螺旋结构。然而几乎没人预料到了DNA简单的自组装特性以及它的承载信息的能力,能被应用到Watson和Crick(或事实上,大自然本身)从未想过的许多领域。 
        在发表于《科学》(Science)杂志上的一项新研究中,亚利桑那州立大学的颜颢(Hao Yan)教授,与来自麻省理工学院和Baylor医学院的同事们,描述了设计出由DNA构建的几何形体的一种新方法。他们提出了DNA折纸技术的一个新变种。DNA折纸技术是利用DNA的碱基配对特性在二维及三维空间中构建出一些微小的结构。 
       “无需太多人力输入DNA链折叠路径的有关细节,以一种从上至下的方式设计出任何想要的结构是DNA纳米技术领域中一个重要的挑战,”颜颢说。 
       他的合作者Mark Bathe领导麻省理工学院的研究人员,开发出了一种计算机算法仅通过输入一个目标形状来设计出DNA纳米结构。他们设计出了一个可以计算和输出必要的DNA链来形成设计架构的软件平台。随后在三家研究所用实验证实了这些结构的形成并系统确定了它们的特征。 
       该研究小组以惊人的分钟时间尺度设计出了一些有用的结构。并利用一些专门的成像技术,包括原子力显微镜和低温电子显微镜显影了这些几何形体。 
       这种简化的技术有望大大扩展DNA折纸技术的使用超出专业团体,扩展在生物分子科学和纳米技术中可能的应用范围。这包括利用纳米颗粒来传递药物和靶向细胞,构建能够在医药和工业中执行各种活动的纳米机器人,设计出定制的光学设备。即将到来的更令人兴奋的一个创新就是利用DNA作为储存介质(1克的DNA可以储存700太字节的信息)。