百人學者最新Nature文章：破解DNA折紙難題

　　2006年，加州理工大學Paul Rothemund開發出了用長鏈DNA折疊規定形狀的DNA折紙（DNA origami）技術，這一技術近年來迅猛發展，一些科學家預言人類將從“非生命產品”制造業轉化為“有生命產品”制造業的無限可能。換句話說，未來你手中拿的每一樣東西都擁有一套屬于自己的DNA。

　　來自中科院上海應用物理研究所，美國亞利桑那州立大學的研究人員發表了題為“Complex silica composite nanomaterials templated with DNA origami”的文章，克服了DNA折紙技術中二氧化硅復合納米材料的問題，確立了一種創建仿生納米結構的通用技術。

　　這一研究成果公布在7月16日的Nature雜志上，文章的通訊作者為中科院上海應用物理研究所的樊春海研究員，與亞利桑那州立大學的顏顥（Hao Yan）教授。樊春海研究組主要從事生物傳感與成像；生物光子學；DNA納米技術與DNA計算等方面的研究，2004年入選中國科學院百人計劃，2007年獲得國家杰出青年基金，2011年任科技部重大科學研究計劃（納米）首席科學家。

　　“DNA折紙術”（ DNA origami technique）技術像折疊一條長帶子那樣，把一條DNA長鏈反復折疊，形成需要的圖形，就像用一根單線條繪制出整幅圖畫。折疊后的DNA長鏈，通過一些“釘子”對適當位置上的DNA短鏈加以固定，從而構建出了一張二維結構的精美圖譜。

　　遺傳編碼的蛋白質支架可以作為生物復合材料的模板，具有復雜但高度可控的結構特征。為模擬這些制造能力而開發的方法可以生產具有明確定義的微觀和宏觀特征的合成材料，但是將控制擴展到納米級仍然具有挑戰性。

　　要想充分利用DNA納米結構的潛力，需要高離子強度的解決方案，在這篇文章中，研究人員發現了一種稱為St?ber method的方法，產生廣泛使用的二氧化硅納米結構。

　　研究人員發現，當合成條件使得礦物前體分子不直接沉積而是首先形成簇時，DNA-二氧化硅雜化材料就可以準確的復制各種不同DNA折紙支架的復雜幾何信息。

　　他們發現這種方法可以利用框架狀，彎曲和多孔DNA納米結構，這些分別具有一維，二維和三維的復雜分層結構的尺寸范圍為10-1,000納米。研究人員還表明，涂覆無定形二氧化硅層，厚度可以通過調整生長時間來調整，混合結構比DNA模板堅韌十倍，同時還保持柔韌性。

　　這些發現表明這是一種創建仿生二氧化硅納米結構的通用方法。