研究人員發現自組裝DNA鏈的最佳長度
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- 時間:2010-11-1 10:06:26 來源:科技日報
本報訊（記者 常麗君）據美國物理學家組織網10月29日（北京時間）報道，美國北卡羅來納大學研究人員找到了開發DNA（脫氧核糖核酸）自組裝材料的最佳方法，該方法在藥物輸送以及分子傳感器等諸多領域具有重要價值。該技術進展的關鍵是發現了用于自組裝的DNA鏈的最佳長度。
包含遺傳密碼的DNA鏈，會跟包含其獨特互補序列的另一鏈結合在一起。如果給材料噴涂一種特殊的DNA涂層，這種材料就會自動找出與其相配的配對物并與之結合。這種被稱為DNA輔助自我組裝的概念，可創建出具有各種用途的自組裝材料，從而為生物醫學和材料科學領域開拓廣闊前景。實際上，DNA自組裝技術不是一個新的概念，但其面臨一大障礙——片斷太短會無法實現自我組裝，而片斷太長會使材料變形。
在最新出版的《朗繆爾》雜志上，美國北卡羅來納大學和澳大利亞墨爾本大學的一個聯合研究小組為該問題提出了解決方案，他們從分子動力學角度利用計算機數據模擬，確定了自組裝DNA鏈的最佳長度。
在以DNA為基礎的納米尺度系統，DNA鏈的長度是一個重要因素。研究人員用計算機模擬DNA鏈和DNA層間的相互作用效果，以掌握DNA鏈長度對形成DNA薄膜的影響。
結果顯示，短鏈（少于10個堿基）和長鏈（超過30個堿基）的單鏈DNA無法生成最合適的膜，這是因為DNA膜面的形成有一種自我保護機制。這也意味著這些鏈會互相結合，而不是和“配對”材料結合。這種機制讓它們能和其他層的DNA鏈結合，從而形成對DNA自身最適宜的組裝情形。論文合著者、北卡羅來納大學材料科學與工程副教授亞拉·英林說，最優長度并不是太長，以便與其他的鏈互相結合；也不是太短，以便能有效地自我折疊。
在利用這種自組裝材料開發藥物遞送工具方面，墨爾本大學已經研制出一種自組裝的DNA膠囊，其具有完全的生物適應性、生物降解性，可在遇到特殊物理刺激時釋放藥物，從而使其成為最理想的藥物遞送工具。DNA自我組裝技術還可用于開發高效分子傳感器。利用DNA探測臨床上的重要生物分子并發出信號，這在醫學領域具有重要的診斷應用價值。
目前，研究人員正計劃探索在DNA自組裝中發揮重要作用的其他因素，如溫度、基因序列和環境等。
總編輯圈點
提起DNA，人們總是首先想到生命科學，其實就材料科學而言，它也是一支極具成長性的潛力股。在地球上進化了幾億年的DNA分子，是自然界中一種最精確和最能程序化自組裝的穩定體系。雖說是“自”組裝，但只有可控的自組裝才能根據人的意愿創造新物質和產生新功能。在分子功能材料和納米科學領域，DNA鏈這個超級建筑模塊現在用起來還遠未得心應手。如果把它比作磚頭，我們今天終于知道做成多大尺寸才能又好又快地蓋大樓。(科技日報)
