DNA導向自組裝可實現新型納米纖維

 

據物理學家組織網近日報導，美國能源部布魯克海文國家實驗室科學家開發出一種DNA「連接器」，能像繩索一樣把納米棒規則地連接一起，形成一種「繩梯」似的帶狀結構。研究人員指出，這種組裝是由DNA「繩索」間的共同作用而實現，有望帶來一種新型納米纖維，並賦予其人們想要的各種屬性。相關論文發表在美國化學協會的《ACS納米》雜誌上。

 

人們都知道DNA分子鏈在生命體中攜帶遺傳信息。而用合成DNA作為分子膠，可以引導納米粒子自行組裝。當DNA含有互補的核苷酸鹼基對時，這種分子鏈會像繩索似的，把納米粒子拉在一起，在鹼基不配對時抑制它們結合。小心控制這種吸引力和抑制力，是一種精密的納米工程。

 

在最新研究中，研究人員用黃金納米棒和DNA單鏈開發出了新的排列組合，通過互補DNA繩索把相鄰的納米棒連接在一起，並檢驗了多種連接組合的效果。然後，他們用紫外光譜儀和同步加速器光源X射線散射技術，結合電子顯微鏡對組裝結構進行了探測，了解了整個組裝過程是怎麼進行的。

 

經多種分析方法證明，在早期組裝階段，納米棒排成了像繩梯一樣的帶子，隨後會把這些帶子堆疊起來，最後成為較大的三維堆積體，因為在繩梯帶子之間形成了DNA連接橋。這種分階段的組裝過程，稱為多級組裝，存在於許多生物系統的自組裝中，如胺基酸先連接成長鏈，然後把長鏈摺疊起來形成功能蛋白質。

 

這種階梯式的組裝性質也表明，分級過程可能會在中間階段停止。研究人員演示了用DNA「阻隔」鏈，可以把剩下的自由繩索以線性帶狀結構結合在一起，避免了下個階段形成堆積結構。

 

這種「繩梯」狀排列，是因為打破了納米棒的基本對稱。論文領導作者、布魯克海文物理學家奧萊格·岡說：「這是一種全新的自組裝機制，不是對分子領域或微觀系統的直接模擬。在『繩梯』階段打斷下一步組裝過程，有望帶來一種線性結構纖維，並賦予其人們想要的屬性。比如控制胞質基因或螢光屬性，我們可以造出一種納米聚光器或光導，並能按需要開關它們。」（來源：科技日報 常麗君）

 

 

 

 

 

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