将DNA折叠会得到什么?世界上最小的《蒙娜丽莎》了解下

作者: 重光

来源: 科学艺术研究中心

发布日期: 2019-06-17 10:01:24

DNA折纸技术不仅能够创造出世界上最小的艺术作品,如《蒙娜丽莎》,还能在纳米尺度上构建复杂的结构和功能,如纳米机器,具有潜在的医疗和工业应用。

听到DNA折纸(DNA origami)这个短语,你会想到什么?用纸折个双螺旋结构吗?但它其实还可以是这样的——折叠个蒙娜丽莎也不在话下。这些图片似乎和DNA没什么关系,不过小编要告诉你的是,前面那两幅笑脸和“蒙娜丽莎”货真价实都是DNA折出来的。DNA折纸和我们平常熟悉的折纸之间的类比关系,从下面这张图你就可以感受到了。

DNA和艺术发生关系,早就不是什么稀奇事了,比如还有科学家用DNA绘制《星夜》的。像是梵高、达·芬奇、罗丹这些大师的作品,因为无比经典,不再仅仅是艺术文化符号,科学家们也十分爱用,他们喜欢让自己的研究和艺术关联起来。在当代,让名作去代言新的科学成果,这种传播方式已逐渐成为了科学文化的一部分。DNA折纸技术是创造纳米机器的技术之一。

早在2006年,美国加州理工学院的教授Paul W.K. Rothemund第一次使用DNA制造了500亿个DNA笑脸,并以“折纸”命名这项技术。这些笑脸一诞生便登上了Nature封面。DNA折纸技术一问世,便引起了科学家们的极大兴趣。这是因为,DNA的碱基配对具有特异性和可控性,可以实现原子级别的精密设计与自组装,并且化学性质稳定。在这个基础上,能够创造出各种想要的模型。

目前,全世界有300多个研究小组在研究如何构建DNA纳米模型,他们不仅可以制造二维平面的图形,也“折叠”出了三维的几何物体。这种极具潜力的纳米材料,也被赋予了实用功能,比如辅助诊断治疗、携带药物分子定点释放。人们甚至展望将来的纳米DNA机器具有“智能”,携带RNA聚合酶,像病毒一样自我复制。

今年2月28日发布的“中国科学十大进展”中的一项,就是由国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮课题组和美国亚利桑那州立大学颜灏课题组合作,研发出的一种旋成筒状的DNA内部携带凝血酶,它并能够特异性识别肿瘤供血血管,在其中形成血栓,“杀死”肿瘤,但不影响健康组织中的脉管系统。相关文章发表于《自然-生物技术》(Nature Biotechnology)期刊上。

美国布鲁克海文国家实验室的科学家Oleg Gang则采用了另一种思路来构建DNA纳米模型。DNA不再担任绘制图案的主要材料,而成为构建图案的框架。DNA分子可与纳米颗粒结合,也同时能够连接其他纳米颗粒上的DNA,就像乐高积木一样,组合起来就能搭建尺寸更大的三维结构。

纳米机器人的概念最早由传奇物理学家理查德·费曼1959年在题为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:“人类将来有可能建造一种分子大小的微型机器,以分子甚至单个的原子作为部件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在最底层空间制造任何东西。

” 费曼最初的构想就是利用这些微型机器人来治病,虽然他有生之面未能看到该设想的实现,但最近二十年来,纳米机器人发展十分迅猛,特别是在生物医疗领域,这种技术仿佛将开拓一种新的治疗手段,被越来越多的医学专家所认可。乐观的人们甚至认为,未来三四十年内,我们的生活中将充满纳米机器。当然,这也是科幻恐怖题材的好源头。从阴谋论的角度来想的话,既然能从底层建造,自然也能在底层拆解。

2008年,一部改编自著名动漫的科幻电影《特种部队:眼镜蛇的崛起》,其中的纳米机器直接把埃菲尔铁塔给吞噬了。同年,上映于1951年的经典科幻电影《地球停转之日》被翻拍,摧毁地球的方法就被换成了纳米机器,在其中,纳米机器仿佛蝗虫过境一般吞噬着途径的每一个机器,世界只好等待重启了。

UUID: fa660966-14a5-43b9-98ce-115818bf93fc

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/中科院物理所公众号-pdf2txt/2019/中科院物理所_2019-06-17_「转」将DNA折叠会得到什么?世界上最小的《蒙娜丽莎》了解下.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0047 元