什么是DNA折紙技術(shù)

百度

近日出版的英國(guó)《自然》雜志，其封面刊登了一張?zhí)貏e的美洲地圖的放大版。這張地圖的比例是1比200萬(wàn)億，從美國(guó)洛杉磯到紐約只有幾十分之一納米，500億份該地圖可以裝進(jìn)一滴水里。這個(gè)用DNA做出的地圖，是至今為止在實(shí)驗(yàn)室里制作的最大、最精密的物品。該地圖的制作者是美國(guó)加州理工學(xué)院資深研究員保羅·羅斯蒙德。他將自己研究出的這項(xiàng)新技術(shù)，稱為“DNA折紙術(shù)”。

多年來(lái)，美國(guó)加州理工學(xué)院的科學(xué)家們一直致力于DNA結(jié)構(gòu)的研究，并發(fā)明了一種所謂的“DNA折紙術(shù)”?！癉NA折紙術(shù)”就是將天然DNA單鏈中的長(zhǎng)鏈進(jìn)行反復(fù)折疊，并用短鏈加以固定，由此就能繪出方形、星形等一系列對(duì)稱的DNA圖形。半導(dǎo)體行業(yè)恰好可以利用這一點(diǎn)。據(jù)了解，在IBM的構(gòu)想中，利用DNA分子結(jié)構(gòu)研制的芯片上，其電子線路間的距離將僅為6納米左右，相比起45納米標(biāo)準(zhǔn)，這將是一個(gè)大幅改進(jìn)。利用這種技術(shù)，IBM公司將研制出更小、更便宜的微處理器芯片。

NA不僅是包含生物信息的分子，而且能夠作為微環(huán)境下的組建材料。科學(xué)家可先用酶將DNA分子“切”開，然后在模具中重新組建其雙螺旋結(jié)構(gòu)。然而，納米裝配仍是一種造價(jià)昂貴的復(fù)雜技術(shù)，要一個(gè)分子接一個(gè)分子的操作，且需在真空或超低溫環(huán)境中進(jìn)行。

羅斯蒙德發(fā)明的“DNA折紙術(shù)”，是一項(xiàng)簡(jiǎn)單且廉價(jià)的技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)蝹€(gè)DNA鏈根據(jù)模具的樣式隨意擺放，為DNA計(jì)算機(jī)和納米尺度設(shè)備的制作開拓了道路。羅斯蒙德已用DNA分子制作了各種圖形，除這幅美洲地圖外還包括一個(gè)五角星、一片雪花圖案、一個(gè)雙螺旋形以及一幅美國(guó)地圖。羅斯蒙德說(shuō)：“DNA折紙術(shù)如此簡(jiǎn)單，能讓來(lái)自不同領(lǐng)域的科學(xué)家輕而易舉地創(chuàng)造、研究他們夢(mèng)寐以求的復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu)?！?/p>

DNA以其獨(dú)特的納米尺度、分子線性結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)剛性、自我識(shí)別能力以及自組裝等優(yōu)勢(shì)，正逐步被應(yīng)用于分子生物學(xué)和電子學(xué)領(lǐng)域。以DNA為模板，構(gòu)筑納米材料及分子器件，正成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

美國(guó)威斯康星大學(xué)的埃德·史密斯，在《自然》雜志有關(guān)“DNA折紙術(shù)”的一篇評(píng)論中寫道：“這項(xiàng)研究顯現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果確實(shí)令人吃驚不已?！奔~約大學(xué)納米技術(shù)專家納定·賽門說(shuō)：“從某種意義上講，‘DNA折紙術(shù)是一項(xiàng)革命性變化，它確實(shí)改變了人們做事的方法。這個(gè)技術(shù)可以為微電子部件搭建平臺(tái)。也可以加入酶，形成一個(gè)微小的蛋白質(zhì)工廠。”