DNA分子可變身自組裝“接口”材料

業界 | 2021-11-02 09:17:15
時間:2021-11-02 09:17:15   /   來源: 科技日報      /   點擊數:()

科技日報北京11月1日電 (記者張夢然)據最新一期美國《國家科學院院刊》報道,美國物理學家發現了DNA分子是如何響應組裝指令,從而自組裝成粒子間的黏性“接口”的。該研究結果提供了一項“概念證明”,可為未來有創新性地生產粒子間具有明確連接定義的材料鋪平道路。

紐約大學物理系教授賈斯納·布魯伊克解釋說:“研究表明,人們可以對粒子進行編程,以制造具有定制特性的結構。起重機、鉆頭和錘子等在建造建筑物時必須由人類控制,但這項工作揭示了人們如何利用物理學來制造‘知道’如何自行組裝的智能材料。”

此次,布魯伊克研究團隊聯合伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校的研究人員進行了一系列實驗,以捕捉并操縱DNA分子在粒子表面的行為。

這是在微米級運行、僅一?;覊m的1/25的粒子,研究人員將這樣微小的液滴浸入溶液中。附著在這些液滴上的是“DNA接頭”——具有“黏性末端”的分子工具,可混合和匹配以形成研究人員所需的一系列結構。

布魯伊克稱:“這個過程的美妙之處,在于我們可對特定材料的屬性進行編程,使其可以是有彈性或易碎的,甚至一旦斷裂就具有自愈能力,因為鍵能可逆地形成和斷裂。創作者可決定放入5個粒子,它們只黏在另一個粒子上,10個粒子黏在兩個粒子上,或者任何其他組合。這將使人們能夠構建具有特定拓撲或架構的材料。”

總編輯圈點

通過分子自組裝,科研人員已經制備出了不少具有新奇功能和特性的材料。因為弱相互作用力,分子自發地互相吸引,協同工作。你設計一套程序,給一個初始命令,接下來,就看分子在微觀世界的表演。不需要笨拙的人類世界的工具,分子自己就能“平地起高樓”。DNA是一種生物大分子,結構復雜。當DNA響應指令進行自組裝,也能讓材料“活起來”——比如讓材料具有自我愈合的功能。但這仍然是一項偏基礎層面的研究,樹了一塊路牌,指引后來人繼續前進。

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