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DNA體系結(jié)構(gòu)，包括元多結(jié)、3D多面體以及各種二維 三維晶格等。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的動態(tài)特征轉(zhuǎn)移

據(jù)美國《每日科學》網(wǎng)站7日報道，上海交通大學樊春海院士及美國亞利桑那州立大學顏顥教授等在最新一期《自然·化學》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結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于光電子學及合成生物學領(lǐng)域，從而促進信息存儲和加密等技術(shù)的發(fā)展。

研究人員解釋，DNA結(jié)構(gòu)的獨特特征使其可用作復(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(ssDNA)可在數(shù)百條短DNA鏈的幫助下被折成指定形狀。但迄今科學家一直很難組裝出更大(微米至毫米級)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，研究團隊開發(fā)出了一種通用的“元DNA”(M-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，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DNA體系結(jié)構(gòu)，包括元多結(jié)、3D多面體以及各種二維/三維晶格等。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的動態(tài)特征轉(zhuǎn)移到元DNA上。此外，僅通過改變單個元DNA的局部柔性及其相互作用，就能構(gòu)建從一維到三維的一系列亞微米或微米級DNA結(jié)構(gòu)，包括四面體、八面體、棱柱和6種緊密堆積的晶格等。

研究人員表示，未來，他們可以使用這些元DNA設(shè)計出更復(fù)雜的電路、分子機器和納米器件，并將其用于與生物傳感和分子計算有關(guān)的應(yīng)用中。而且，這項研究也使創(chuàng)建動態(tài)微米級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)從納米級躍升至微米以上級別，幫助科學家在亞微米和微米尺度上創(chuàng)建一系列復(fù)雜的靜態(tài)和動態(tài)結(jié)構(gòu)，從而使許多新應(yīng)用成為可能。例如，科學家可用這些元DNA結(jié)構(gòu)制造出更大更復(fù)雜功能組件等。

總編輯圈點

DNA是一種天然的生物大分子，也是制造納米級構(gòu)件和機器的通用元件。用DNA折疊術(shù)，可以讓它像毛衣一樣被編織，像樂高一樣被組裝。曾經(jīng)，有美國科學家拿DNA長鏈折疊出了一個笑臉。DNA和短鏈片段相遇、組裝，成為不同的形狀。文中研制出的新型元DNA結(jié)構(gòu)，相當于構(gòu)建DNA體系結(jié)構(gòu)的原材料，從而解決了DNA折疊術(shù)所涉對象太小的問題。以后，這些元DNA能夠成為更復(fù)雜的納米器件和納米機器人的基礎(chǔ)，還能為信息存儲、精準醫(yī)療等應(yīng)用提供更好支撐。

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