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談及dna
，有仍然只想起雙螺旋結構
，那你out了
！

夕陽紅 2024-05-18 14:45:01

提起dna

，我們還是想起經(jīng)典的雙螺旋結構
？那就out了
。利用dna中的堿基配對原則
，科學家們能夠利用dna分子構建出各種各樣的結構
，而且這些結構具有遠非我們能夠想象的用途
。

dna是大自然中一種最為神奇的分子之一

。從微觀而言，它攜帶的遺傳指令是產(chǎn)生地球上幾乎任何一種生物所必需的。如今
，科學家們正在發(fā)現(xiàn)新的方法推動dna的進一步應用：不僅利用它儲存遺傳信息
，而且也利用它構建眾多生物機器（biological machine）中的物理組件。

dna攜帶包括人類在內(nèi)的所有生物用來發(fā)揮功能的遺傳信息

。它通常呈現(xiàn)出著名的雙螺旋形狀
，由兩條單鏈dna分子折疊成螺旋結構。每種dna都是由一連串4種不同的堿基：腺嘌呤（a）
、鳥嘌呤（g）
、胸腺嘧啶（t）以及胞嘧啶（c）組成的。

，有仍然只想起雙螺旋結構
，那你out了！.png" />

基因是由不同的堿基序列組成的dna片段

，這些堿基出現(xiàn)在dna鏈上的次序就是基因編碼的遺傳信息
。但是，通過準確地設計不同的堿基（a
、g
、t和c）序列，科學家們最近能夠利用dna折紙術（dna origami）將dna折疊成不同的形狀
，而不是常規(guī)的雙螺旋結構[1]
。

這種方法為dna的新用途（而不是它的遺傳和生物學功能）提供可能：將它轉化為類似樂高的材料從而用來建造直徑僅僅為幾十億分之一米的物體。如今

，基于dna的材料正被用于各種各樣的應用之中
，比如用作構建納米設備的模件，再比如準確地將藥物運送到患病細胞中
，等等
。

基于dna的納米溫度計

設計尺寸僅僅納米大小的電子設備為各種各樣可能的應用開辟道路，但是這也使得人們更難觀察到它們當中的缺陷

。作為一種解決這種問題的方法
，來自加拿大蒙特利爾大學的研究人員利用dna構建出超靈敏的納米溫度計，它們能夠發(fā)現(xiàn)納米設備中的微小熱點（這表明存在缺陷）[2]
。它們也能夠被用來監(jiān)控活細胞內(nèi)的溫度
。

這些納米溫度計是利用作為起著開關作用的dna環(huán)制作而成的，它們通過折疊或展開對溫度變化作出反應

。這種運動能夠通過將光學探針（optical probe）附著到這種dna環(huán)上而被檢測到
。如今，研究人員想要利用這些納米溫度計構建出更大的能夠在人體內(nèi)工作的dna設備
。

生物納米機器人

來自美國哈佛醫(yī)學院的研究人員利用dna設計和構建出一種納米大小的機器人，它被用作一種藥物運送載體靶向作用于特定的細胞[3]。這種納米機器人呈現(xiàn)出開放的dna桶結構：它的兩半由一種鉸鏈區(qū)連接在一起

，而且特殊的dna柄讓這種鉸鏈區(qū)保持關閉狀態(tài)
。這些dna柄能夠識別細胞表面上存在的特異性蛋白組合，如與疾病相關聯(lián)的特異性蛋白組合
。

當這種納米機器人與靶細胞接觸時

，它打開dna桶結構，運送它的裝載物
。當用于健康的人血細胞和發(fā)生癌變的人血細胞的混合物中時
，這種納米機器人能夠靶向殺死一半癌細胞，而健康的細胞不受到影響
。

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