日前,哈佛大学 Wyss 生物工程研究所的科学家们构建了一系列自组装的 DNA 笼。这些结构是目前最大也最复杂的纯 DNA 结构,相当于细菌宽度的十分之一。此外,他们还利用以 DNA 为基础的超高分辨率显微技术,首次获得了单个 DNA 结构在天然条件下的超清晰 3D 光学图像。
未来,人们可以利用这种 DNA 笼将药物递送到患病组织。此外,这种结构里面还可以装上化学挂钩,与蛋白或金纳米颗粒相连。在此基础上,科学家们可以实现多种技术,包括微型发电机、微型化合物生产装置、甚至构建高灵敏的光学器检测异常组织产生的。领导这项研究的华裔科学家殷鹏(Peng Yin,音译)表示:“我很看好这一技术的发展潜力。”
众所周知, DNA 携带着遗传信息。不过, DNA 纳米技术领域的科学家们,正通过编辑 DNA 序列,构建具有多种用途的微小结构。目前这一领域的研究者大多使用 DNA 折纸技术,即用短链 DNA 将长链钉住,使其折叠成为特定的结构。而殷鹏的研究团队之前开发了另一种构建方案,他们将模块化的单链 DNA 当作乐高积木,组装成为不同的结构,与乐高积木不同的是 DNA 模块可以自行组装。有时,人们可能需要更大的 DNA 结构。于是研究人员开始寻找更大的“积木”。
研究人员先通过 DNA 折纸,构建了大块的 DNA 三脚架结构。他们希望能将这些三脚架对接成为多面体。但殷鹏和他的同事们发现,三脚架的腿容易倾斜和摇摆,根本无法形成多面体。不过这个问题很快得到了解决,研究人员在两条腿之间构建了水平支柱进行稳定。
这种水平支柱利用了 DNA 互补链可以配对并粘合的特点,研究人员先在三脚架的一条腿附上 DNA 标签,然后再另一条腿上附上与之互补的标签。这些稳定的三脚架随后可以自组装成为特定类型的三维多面体。通过调节水平支柱的长度,研究人员可以控制三脚架的角度,构建不同的多面体。他们总共构建了五种多面体,分别是四面体、三棱柱、立方体、五棱柱和六棱柱。
为了观察上述结构,研究人员开发了一种基于 DNA 的显微成像法—— DNA-PAINT 。在这一方法中,经修饰的 DNA 短链可在整体结构上形成闪光点,这种闪光图像达到了传统光学显微镜无法企及的清晰度。在 DNA-PAINT 的帮助下,研究人员首次在天然的溶液中,获得了单个 DNA 三维结构的朝清晰图像。
最新评论