大約六年前,慕尼黑工業大學(TUM)的教授亨德里克·戴茨(Hendrik Dietz)和他的研究團隊人員第一次研究證實出一種 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,戴茨團隊研究開發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 折紙術這一自下而上的自組裝方法達到比之前傳統的 DNA“步行者自組裝方法”快 100,000 倍的效果。DNA 折紙術利用的是重組和模塊化的三維 DNA 組件有著的互補的形狀的特點,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 對象已經開始被用于進行各種基礎研究試驗,比如創建用于顯示屏中的周期性量子點陣列,或者是生產可以被用于表面增強拉曼光譜的等離子體結構。
而就在最近,戴茨的團隊終于克服了 DNA 自組裝的最后一個障礙:組裝出一個能夠承受惡劣環境的結構。
戴茨和他的團隊共同開發了一種可以在每單位體積中產生更多的共價鍵的方法,這樣就可以生產出更耐用的結構。
戴茨說:“額外的共價鍵可防止雙螺旋結構解旋,因此這樣組裝出的物體更強更耐受。”
他們產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,”戴茨說。“一般來講,對于細胞來說紫外線是很讓人討厭的,人們還要想辦法去修復他們,但是對于我們要研究的納米結構來說,紫外線卻是一個可以提高穩定性的簡單的方法。”
這樣組裝出的更耐用的 DNA 納米結構能夠承受高達 90 攝氏度的溫度,這無疑開辟了全新的應用領域。戴茨說,他們的新方法不僅可以組裝出的更耐用的結構,而且整個工藝的產量更高,成本更低,而且實現了幾乎無缺陷的自組裝。
“這樣組裝 DNA 的耐用性就更強,它也將可以進入更惡劣的條件。”戴茨說,“這些‘惡劣條件下’指的就是人類的體內。”
在戴茨看來,DNA 組裝的前景現在一片大好。“現在,這個領域的大部分普遍適用形的難點都已得到解決,現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用里的挑戰,”戴茨說,“所以你可以說,現在整個工藝基本已經足夠成熟,我們可以去構建各種設備了。”
在所有組裝 DNA 的應用領域中,戴茨和他的同事們將把重點放在生物醫學應用領域,這一領域未來的研究中將很有可能需要這些組裝成的納米結構。
他補充說:“最近我們正在研究生物體對 DNA 納米結構的各種反應,包括免疫原性,毒性,在身體上的分布,以及其細胞/組織靶向特性;我們已經朝這個方向做了一些努力,但仍有許多懸而未決的問題。”
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原文標題:更“結實”的DNA:科學家開發新型DNA納米結構以應對人體內惡劣環境
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