DNA自组装技术构建出复杂结构

DNA自组装技术是一种利用DNA分子的碱基配对特性来构建复杂纳米结构的技术，在纳米材料制造、生物医学等多个领域具有广泛应用前景，以下是相关介绍：构建原理：DNA自组装技术的核心是DNA分子的碱基配对特性。通过设计特定序列的DNA分子，使其能够自我识别并按照预定方式组装成特定形状的纳米级“体素”，这些“体素”再像拼图一样组合在一起，形成高度复杂且具有功能性的纳米结构。典型构建方法：    DNA折纸术：以一条提取自噬菌体基因组的环状单链DNA为骨架，以人工设计并合成的大量几十个碱基的寡核苷酸链作为辅助DNA短链，辅助DNA短链通过碱基互补配对与骨架DNA特定位点结合，从而将骨架DNA折叠成指定形状。    DNA分子“乐高”：由大量DNA短链通过互补配对构成DNA纳米结构，其构建的纳米结构内部无骨架长链，理论尺寸可以无限大。相关研究成果：    构建复杂3D纳米结构：美国布鲁克海文国家实验室的研究团队基于DNA自组装技术，构建出复杂的3D纳米结构。他们还提出了一种逆向设计策略MOSES，可从目标结构出发，反推出所需的DNA构建块及其序列，帮助用户确定使用哪些DNA体素来构建特定的三维晶格结构。    构建三维纳米电子器件：美国哥伦比亚大学工程学院和布鲁克海文国家实验室的科学家携手，利用DNA分子自组装技术，首次实现了三维纳米电子器件的自主构建。他们在金微阵列上选择性生长三维DNA框架，再涂覆纳米级氧化硅并镶嵌半导体氧化锡，制成了光电流响应器件。    构建复合型核酸纳米结构：清华大学生命学院魏迪明分子设计课题组将DNA折纸骨架模块和无骨架分子“乐高”模块复合使用，构建出核酸纳米结构，由多臂分支模块规则排列形成二维及三维线框型阵列，使结构的复杂性和结构单体的尺寸都得到了大幅提升。应用前景：    生物医药领域：可用于精准药物递送系统的开发，其生物相容性也为体内植入式器件提供了安全基础。    绿色能源领域：这种精确控制材料排列的方式，可用于设计高效催化剂结构，提升燃料电池或二氧化碳转化装置的效率。    材料科学领域：借助其可编程特性，可开发智能响应型材料，使其在不同环境刺激下改变结构或功能，应用于柔性电子、自修复涂层等领域。