美澳研究人員合作開(kāi)發(fā)DNA自組裝新技術(shù)

日期：2010-11-01 15:17:09

來(lái)自美國(guó)北卡羅來(lái)納州大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種方法可以?xún)?yōu)化DNA自組裝材料的開(kāi)發(fā)，為推進(jìn)藥物傳遞系統(tǒng)及分子感受器技術(shù)帶來(lái)了新希望。論文“Effect of Oligonucleotide Length on the Assembly of DNA Materials: Molecular Dynamics Simulations of Layer-by-Layer DNA Films,”發(fā)表在《Langmuir》（journal Langmuir）雜志上。

包含遺傳密碼的DNA鏈總是相互結(jié)合形成互補(bǔ)的DNA雙鏈結(jié)構(gòu)。通過(guò)在材料上包被一層特異的DNA物質(zhì)，這種材料就可以找到與它互補(bǔ)的序列并與之結(jié)合。這個(gè)過(guò)程就稱(chēng)之為DNA輔助的自組裝。由于自組裝材料具有廣泛的用途，從而為生物醫(yī)藥及材料科學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)了極大的機(jī)遇。

DNA自組裝技術(shù)并不是一個(gè)新的概念，自科學(xué)家們著手開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)以來(lái)一直遇到了不少的障礙。其中一個(gè)主要的困難是關(guān)于DNA片段的長(zhǎng)度。通常DNA片段過(guò)短會(huì)導(dǎo)致無(wú)法自組裝，DNA片段過(guò)長(zhǎng)又會(huì)造成材料變形。這不僅會(huì)造成材料制造上的問(wèn)題，還會(huì)改變材料本身的性質(zhì)。

來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)及墨爾本大學(xué)的研究人員組成的科研小組找到了解決這個(gè)問(wèn)題的方法。利用計(jì)算機(jī)模擬DNA鏈找到適合自組裝DNA鏈的最佳長(zhǎng)度，并揭示了隱藏在其后的科學(xué)原理。

“太短或太長(zhǎng)的DNA鏈通常會(huì)形成自我保護(hù)模體，”論文的共同作者、北卡羅來(lái)納州大學(xué)材料學(xué)科和工程學(xué)系助理教授Yara Yingling博士說(shuō)道：“這意味著DNA鏈會(huì)彼此相互結(jié)合，而不是與‘配對(duì)’的材料結(jié)合。”

“DNA的長(zhǎng)度太短則無(wú)法相互纏繞，而太長(zhǎng)則會(huì)自身發(fā)生折疊。只有適合的自組裝長(zhǎng)度才能使DNA與材料相互結(jié)合，”Yingling說(shuō)。

這種自組裝材料的其中一個(gè)潛在用途就是用于開(kāi)發(fā)藥物傳遞系統(tǒng)。墨爾本大學(xué)的研究人員曾制作了一種自組裝的DNA膠囊，它具有完全的生物相容性，當(dāng)它受到特殊的物理刺激時(shí)可發(fā)生生物降解并將藥物釋放到機(jī)體中。

此外科學(xué)家們認(rèn)為DNA自組裝技術(shù)還可用于制造分子感應(yīng)器。分子感應(yīng)器就是利用DNA對(duì)臨床上重要的生物分子進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)送相關(guān)信號(hào)的技術(shù)。這一技術(shù)將有可能應(yīng)用到醫(yī)學(xué)臨床診斷中。

“我們現(xiàn)在正計(jì)劃研究影響DNA自組裝的其他因素，”Yingling說(shuō)：“包括溫度，遺傳序列及組裝發(fā)生的環(huán)境。”