美國科學研發出一種新技術，利用合成的DNA「磚」(brick)堆砌出複雜三維奈米結構。這些DNA磚類似微型樂高積木(LEGO)，可以組裝出各種不同的形狀，藉此打造出精密設計的奈米結構，以提供各種用途，例如靶向給藥用的醫學裝置、可程控影像探針，甚至製作更快、效能更高的電腦晶片電路。
DNA奈米科技已經發展了近30年，但真正的突破始於DNA「折紙術」(origami)的問世。此技術將DNA長鏈折疊成各種預設形狀，構成的奈米結構可作為棚架或微型電路板供奈米碳管和奈米線等元件進行精密組裝。不過它也有限制：為了折疊，每股DNA附近都得添加數以百計的「訂書針」(staple)，而每一種新的奈米結構都需要一套新的訂書針。此外，DNA結構往往會自行隨機排列在基板上，以致於很難整合至電路中。
哈佛(Harvard)大學的Peng Yin等人在今年稍早提出了DNA磚自組裝技術。他們藉由控制合成DNA短鏈間的局部交互作用，讓它們相互連結形成較大結構，製作出多種二維結構。最近該團隊更將此技術推廣至三維。他們使用了更短的DNA鏈(僅32個鹼基長)，利用四個部位連接至鄰近DNA鏈。這些DNA磚可垂直連接，因此能朝上、下、外三個方向組裝。與手動組合樂高積木不同的是，這些DNA結構會自行組裝，因為每個DNA磚上的序列會決定它在此奈米結構中的最終位置。
該新技術的最大優點為能輕易打造出任何結構。他們已經製作出超過100種不同形狀，複雜程度都超過過去十年間製作的三維DNA結構。此奈米結構還可以擴充、移除或修改，而不會影響結構的其他部分。此外，此DNA磚結構全為合成製造，而DNA摺紙術則屬半生物性(half biological)，這進一步擴大了此技術的應用潛能。例如，若以聚合物取代DNA可以製作出在不同環境下仍維持穩定的功能結構。
該團隊表示，此DNA磚自組裝技術打造出的複雜奈米結構，可望促進DNA奈米科技應用的發展。例如將客體分子置入功能性元件內以作為可程控分子探針、生物造影及藥物輸送設備等。此結構也能用來製作電子與光電應用所需的高通量無機裝置。該團隊目前正深入探究DNA結構與序列設計、精進DNA鍊合成技術以及改善製程條件，以優化此DNA磚技術。他們也將深究此DNA組裝的動力學過程。詳見Science|DOI: 10.1126/science.1227268。
原始網站: http://nano.nchc.org.tw/
譯者:Yann-Bor Chen (Texas A&M University-Commerce)
責任編輯:蔡雅芝