環(huán)球時訊：比一根頭發(fā)細100萬倍：科學家開發(fā)出無損超細納米管道

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

共同領導這項研究的化學和生物分子工程副教授麗貝卡-舒爾曼說："這項研究非常強烈地表明，使用這些簡單的自組裝技術建造不漏水的納米管是可行的，我們在溶液中混合分子并讓它們形成我們想要的結(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，形成類似管道的形狀。"

科學家們使用的管子有幾微米長，或大約是一個塵埃粒子的大小，直徑為7納米，或比一只螞蟻小大約200萬倍。

(資料圖片)

該技術基于一種現(xiàn)有的技術，該技術將DNA片段作為構(gòu)建塊重新利用，以生長和修復管子，同時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)在早期的實驗中被創(chuàng)造出來，以創(chuàng)造被稱為納米孔的更小結(jié)構(gòu)。這些設計集中在DNA納米孔調(diào)節(jié)分子通過實驗室培養(yǎng)的類似于細胞膜的脂質(zhì)膜運輸?shù)哪芰Α?/p>

然而，如果說納米管就像管道，那么納米孔就像短小的管件，無法獨立到達其他管道、水箱或設備。為了解決這類問題，舒爾曼的團隊專門研究了生物啟發(fā)式納米技術。

"從孔隙中建立一個長管子，可以讓分子不僅穿過把分子關在室或細胞內(nèi)的膜的孔隙，還可以引導這些分子離開細胞后的去向，"舒爾曼說。"我們能夠建造從孔隙延伸出來的管子，比以前建造的那些管子要長得多，可以使分子沿納米管'高速公路'的運輸接近現(xiàn)實。"

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，科學家們一直無法測試這些管子是否能在不泄漏的情況下運送分子更遠的距離，或者分子是否能從其壁隙中滑過。

共同領導這項研究的約翰霍普金斯大學化學和生物分子工程系的博士畢業(yè)生Yi Li進行了相當于在管道末端蓋上蓋子并打開水龍頭以確保沒有水漏出的納米技術。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它們來跟蹤泄漏和流入率。

通過精確測量管子的形狀，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)移到類似于細胞膜的實驗室培養(yǎng)的小袋子中的。發(fā)光的分子像水一樣從滑道上滑過。

Li說："現(xiàn)在我們可以把這稱為更多的管道系統(tǒng)，因為我們利用這些通道引導某些材料或分子流過更長的距離。我們能夠使用另一種DNA結(jié)構(gòu)來控制何時停止這種流動，這種結(jié)構(gòu)非常具體地與這些通道結(jié)合，以停止這種運輸，作為一個閥門或一個塞子工作。"

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

接下來，該團隊將用合成和真實的細胞，以及不同類型的分子進行更多研究。