用納米管制成的無(wú)泄漏管道，可以自我組裝、自我修復(fù)，并能將自己連接到不同的生物結(jié)構(gòu)。這個(gè)視頻顯示了這些納米管的"蠕動(dòng)"。資料來(lái)源：約翰·霍普金斯大學(xué)

共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的化學(xué)和生物分子工程副教授麗貝卡-舒爾曼說(shuō)："這項(xiàng)研究非常強(qiáng)烈地表明，使用這些簡(jiǎn)單的自組裝技術(shù)建造不漏水的納米管是可行的，我們?cè)谌芤褐谢旌戏肿硬⒆屗鼈冃纬晌覀兿胍慕Y(jié)構(gòu)。在我們的案例中，我們還可以將這些管子連接到不同的端點(diǎn)，形成類似管道的形狀。"

科學(xué)家們使用的管子有幾微米長(zhǎng)，或大約是一個(gè)塵埃粒子的大小，直徑為7納米，或比一只螞蟻小大約200萬(wàn)倍。

(資料圖片)

該技術(shù)基于一種現(xiàn)有的技術(shù)，該技術(shù)將DNA片段作為構(gòu)建塊重新利用，以生長(zhǎng)和修復(fù)管子，同時(shí)允許它們尋找并連接到特定的結(jié)構(gòu)。

類似的結(jié)構(gòu)已經(jīng)在早期的實(shí)驗(yàn)中被創(chuàng)造出來(lái)，以創(chuàng)造被稱為納米孔的更小結(jié)構(gòu)。這些設(shè)計(jì)集中在DNA納米孔調(diào)節(jié)分子通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的類似于細(xì)胞膜的脂質(zhì)膜運(yùn)輸?shù)哪芰Α?/p>

然而，如果說(shuō)納米管就像管道，那么納米孔就像短小的管件，無(wú)法獨(dú)立到達(dá)其他管道、水箱或設(shè)備。為了解決這類問(wèn)題，舒爾曼的團(tuán)隊(duì)專門(mén)研究了生物啟發(fā)式納米技術(shù)。

"從孔隙中建立一個(gè)長(zhǎng)管子，可以讓分子不僅穿過(guò)把分子關(guān)在室或細(xì)胞內(nèi)的膜的孔隙，還可以引導(dǎo)這些分子離開(kāi)細(xì)胞后的去向，"舒爾曼說(shuō)。"我們能夠建造從孔隙延伸出來(lái)的管子，比以前建造的那些管子要長(zhǎng)得多，可以使分子沿納米管'高速公路'的運(yùn)輸接近現(xiàn)實(shí)。"

納米管是利用不同雙螺旋之間交織的DNA鏈形成的，由于尺寸極小，科學(xué)家們一直無(wú)法測(cè)試這些管子是否能在不泄漏的情況下運(yùn)送分子更遠(yuǎn)的距離，或者分子是否能從其壁隙中滑過(guò)。

共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的約翰霍普金斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程系的博士畢業(yè)生Yi Li進(jìn)行了相當(dāng)于在管道末端蓋上蓋子并打開(kāi)水龍頭以確保沒(méi)有水漏出的納米技術(shù)。Yi用特殊的DNA"塞子"蓋住管子的末端，并讓熒光分子溶液通過(guò)它們來(lái)跟蹤泄漏和流入率。

通過(guò)精確測(cè)量管子的形狀，它們的生物分子如何連接到特定的納米孔，以及熒光溶液的流動(dòng)速度，研究小組證明了管子是如何將分子轉(zhuǎn)移到類似于細(xì)胞膜的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的小袋子中的。發(fā)光的分子像水一樣從滑道上滑過(guò)。

Li說(shuō)："現(xiàn)在我們可以把這稱為更多的管道系統(tǒng)，因?yàn)槲覀兝眠@些通道引導(dǎo)某些材料或分子流過(guò)更長(zhǎng)的距離。我們能夠使用另一種DNA結(jié)構(gòu)來(lái)控制何時(shí)停止這種流動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)非常具體地與這些通道結(jié)合，以停止這種運(yùn)輸，作為一個(gè)閥門(mén)或一個(gè)塞子工作。"

DNA納米管可以幫助科學(xué)家更好地了解神經(jīng)元如何相互作用。研究人員還可以用它們來(lái)研究癌癥等疾病，以及人體200多種細(xì)胞的功能。

接下來(lái)，該團(tuán)隊(duì)將用合成和真實(shí)的細(xì)胞，以及不同類型的分子進(jìn)行更多研究。