Francis Crick在1953年繪制的一張粗糙的鉛筆素描畫(huà)是倫敦維爾康姆圖書(shū)館(Wellcome Library)貴重的館藏之一。這張素描圖次展示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。然而幾乎沒(méi)人預(yù)料到了DNA簡(jiǎn)單的自組裝特性以及它的承載信息的能力,能被應(yīng)用到Watson和Crick(或事實(shí)上,大自然本身)從未想過(guò)的許多領(lǐng)域。
在發(fā)表于《科學(xué)》(Science)雜志上的一項(xiàng)新研究中,亞利桑那州立大學(xué)的顏顥(Hao Yan)教授,與來(lái)自麻省理工學(xué)院和Baylor醫(yī)學(xué)院的同事們,描述了設(shè)計(jì)出由DNA構(gòu)建的幾何形體的一種新方法。他們提出了DNA折紙技術(shù)的一個(gè)新變種。DNA折紙技術(shù)是利用DNA的堿基配對(duì)特性在二維及三維空間中構(gòu)建出一些微小的結(jié)構(gòu)。
“無(wú)需太多人力輸入DNA鏈折疊路徑的有關(guān)細(xì)節(jié),以一種從上至下的方式設(shè)計(jì)出任何想要的結(jié)構(gòu)是DNA納米技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)重要的挑戰(zhàn),”顏顥說(shuō)。
他的合作者M(jìn)ark Bathe領(lǐng)導(dǎo)麻省理工學(xué)院的研究人員,開(kāi)發(fā)出了一種計(jì)算機(jī)算法僅通過(guò)輸入一個(gè)目標(biāo)形狀來(lái)設(shè)計(jì)出DNA納米結(jié)構(gòu)。他們?cè)O(shè)計(jì)出了一個(gè)可以計(jì)算和輸出必要的DNA鏈來(lái)形成設(shè)計(jì)架構(gòu)的軟件平臺(tái)。隨后在三家研究所用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這些結(jié)構(gòu)的形成并系統(tǒng)確定了它們的特征。
該研究小組以驚人的分鐘時(shí)間尺度設(shè)計(jì)出了一些有用的結(jié)構(gòu)。并利用一些專(zhuān)門(mén)的成像技術(shù),包括原子力顯微鏡和低溫電子顯微鏡顯影了這些幾何形體。
這種簡(jiǎn)化的技術(shù)有望大大擴(kuò)展DNA折紙技術(shù)的使用超出專(zhuān)業(yè)團(tuán)體,擴(kuò)展在生物分子科學(xué)和納米技術(shù)中可能的應(yīng)用范圍。這包括利用納米顆粒來(lái)傳遞藥物和靶向細(xì)胞,構(gòu)建能夠在醫(yī)藥和工業(yè)中執(zhí)行各種活動(dòng)的納米機(jī)器人,設(shè)計(jì)出定制的光學(xué)設(shè)備。即將到來(lái)的更令人興奮的一個(gè)創(chuàng)新就是利用DNA作為儲(chǔ)存介質(zhì)(1克的DNA可以?xún)?chǔ)存700太字節(jié)的信息)。