新型DNA納米結(jié)構(gòu)有什么作用？

大約六年前，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的教授亨德里克·戴茨（Hendrik Dietz）和他的研究團(tuán)隊(duì)人員第一次研究證實(shí)出一種 DNA 組裝法，可以讓 DNA 控制所有部件以原子精度配合在一起來組裝成需要的物體。更讓人佩服的是，戴茨團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)的方法可以將整個過程從幾周縮短到幾分鐘。

今年早些時候，戴茨的慕尼黑工大的同事又向人們展示了，如何通過 DNA 折紙術(shù)這一自下而上的自組裝方法達(dá)到比之前傳統(tǒng)的 DNA“步行者自組裝方法”快 100,000 倍的效果。DNA 折紙術(shù)利用的是重組和模塊化的三維 DNA 組件有著的互補(bǔ)的形狀的特點(diǎn)，這些 DNA 能夠很容易的扣在一起，而不是像拉鏈似的拉在一起的堿基對。而且，通過他們的方法自組裝生成的 DNA 對象已經(jīng)開始被用于進(jìn)行各種基礎(chǔ)研究試驗(yàn)，比如創(chuàng)建用于顯示屏中的周期性量子點(diǎn)陣列，或者是生產(chǎn)可以被用于表面增強(qiáng)拉曼光譜的等離子體結(jié)構(gòu)。

而就在最近，戴茨的團(tuán)隊(duì)終于克服了 DNA 自組裝的最后一個障礙：組裝出一個能夠承受惡劣環(huán)境的結(jié)構(gòu)。

戴茨和他的團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)了一種可以在每單位體積中產(chǎn)生更多的共價鍵的方法，這樣就可以生產(chǎn)出更耐用的結(jié)構(gòu)。

戴茨說：“額外的共價鍵可防止雙螺旋結(jié)構(gòu)解旋，因此這樣組裝出的物體更強(qiáng)更耐受?！?/p>

他們產(chǎn)生額外的共價鍵的方法是，在自組裝完成后，利用紫外線輻射。

“紫外線照射可以使兩個相鄰的 T 堿基相互反應(yīng)，”戴茨說?！耙话銇碇v，對于細(xì)胞來說紫外線是很讓人討厭的，人們還要想辦法去修復(fù)他們，但是對于我們要研究的納米結(jié)構(gòu)來說，紫外線卻是一個可以提高穩(wěn)定性的簡單的方法?！?/p>

這樣組裝出的更耐用的 DNA 納米結(jié)構(gòu)能夠承受高達(dá) 90 攝氏度的溫度，這無疑開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。戴茨說，他們的新方法不僅可以組裝出的更耐用的結(jié)構(gòu)，而且整個工藝的產(chǎn)量更高，成本更低，而且實(shí)現(xiàn)了幾乎無缺陷的自組裝。

“這樣組裝 DNA 的耐用性就更強(qiáng)，它也將可以進(jìn)入更惡劣的條件?！贝鞔恼f，“這些‘惡劣條件下’指的就是人類的體內(nèi)?！?/p>

在戴茨看來，DNA 組裝的前景現(xiàn)在一片大好?！艾F(xiàn)在，這個領(lǐng)域的大部分普遍適用形的難點(diǎn)都已得到解決，現(xiàn)在我們就可以沒有太多巨大障礙的情況下，專注于解決某個特定應(yīng)用里的挑戰(zhàn)，”戴茨說，“所以你可以說，現(xiàn)在整個工藝基本已經(jīng)足夠成熟，我們可以去構(gòu)建各種設(shè)備了?！?/p>

在所有組裝 DNA 的應(yīng)用領(lǐng)域中，戴茨和他的同事們將把重點(diǎn)放在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，這一領(lǐng)域未來的研究中將很有可能需要這些組裝成的納米結(jié)構(gòu)。

他補(bǔ)充說：“最近我們正在研究生物體對 DNA 納米結(jié)構(gòu)的各種反應(yīng)，包括免疫原性，毒性，在身體上的分布，以及其細(xì)胞/組織靶向特性；我們已經(jīng)朝這個方向做了一些努力，但仍有許多懸而未決的問題?！?/p>