中美創(chuàng)建微米級(jí)元DNA結(jié)構(gòu) 有助設(shè)計(jì)更復(fù)雜電路和納米器件

近日，據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道，中國科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)教授樊春海及美國亞利桑那州立大學(xué)顏顥教授等在最新一期《自然·化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們創(chuàng)建出一種新型元DNA結(jié)構(gòu)，這些元DNA結(jié)構(gòu)可自我組裝成形狀各異的微米級(jí)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于光電子學(xué)及合成生物學(xué)領(lǐng)域，從而促進(jìn)信息存儲(chǔ)和加密等技術(shù)的發(fā)展。

研究人員解釋說，DNA結(jié)構(gòu)的特征使其可用作復(fù)雜納米結(jié)構(gòu)和設(shè)備的通用組件。借助DNA折疊技術(shù)，長的單鏈DNA可在數(shù)百條短DNA鏈的幫助下被折成指定形狀。但科學(xué)家一直很難組裝出更大的DNA結(jié)構(gòu)，這限制了DNA折疊技術(shù)的廣泛使用。

為解決這一問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種通用的“元DNA”策略，研制出了一種新型元DNA結(jié)構(gòu)。這一新型元DNA結(jié)構(gòu)與人頭發(fā)絲的寬度相當(dāng)，直徑是天然DNA納米結(jié)構(gòu)的1000倍。研究人員證明，這一亞微米級(jí)的6螺旋束DNA結(jié)構(gòu)可像放大版的單鏈DNA一樣自我組裝。

隨后，研究人員使用這種元DNA構(gòu)建了一系列亞微米到微米級(jí)DNA體系結(jié)構(gòu)，包括元多結(jié)、3D多面體等。他們還在元DNA上演示了分層鏈置換反應(yīng)，這一反應(yīng)將DNA的動(dòng)態(tài)特征轉(zhuǎn)移到元DNA上。

研究人員表示，未來，他們可以使用這些元DNA設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的電路、分子機(jī)器和納米器件，并將其用于與生物傳感和分子計(jì)算有關(guān)的應(yīng)用中。而且，這項(xiàng)研究也使創(chuàng)建動(dòng)態(tài)微米級(jí)DNA結(jié)構(gòu)的可行性大大提高。

論文作者指出，這種元DNA策略的引入將使DNA納米技術(shù)從納米級(jí)躍升至微米以上級(jí)別，幫助科學(xué)家在亞微米和微米尺度上創(chuàng)建一系列復(fù)雜的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，從而使許多新應(yīng)用成為可能。例如，科學(xué)家可用這些元DNA結(jié)構(gòu)制造出更大更復(fù)雜的功能組件等。