DNA复合纳米结构的剪切和粘结

美国科学家们最近展示了一种由DNA和金属纳米颗粒组成一维纳米结构,通过酶可以完成对这种DNA(复合纳米结构)的剪切和粘结操作。

多组份一维纳米结构在电子、光学、磁学和生物检测中具有潜在的应用,对其研究具有广泛意义,但是对其各个部分的尺寸和组成的精准控制仍然是一个挑战。使用一维生物聚合物可以在一定程度上实现对纳米结构的组装进行控制。举例来说,一个特定序列和长度的DNA分子即可作为模板进行金属纳米粒子的组装。DNA分子所带的负电荷和其本身具有的特异识别能力使它足以成为一个优良的模板,而且它的另一个优势是可以使用酶对DNA序列进行后期加工和更改。不过,将切割的DNA-纳米颗粒复合物片段进行重组在以前并不容易进行控制。

现在,有一段具有特定序列的DNA,它可以被酶裂解,然后将DNA片段包裹上金属纳米颗粒;再通过另一种酶可以将包裹有金属纳米颗粒DNA片段按照一定次序重新排列组合在一起。这是最近美国普渡大学Albena Ivanisevic 教授和他的同事们报道的一项研究。这个方法不仅可以控制最终得到的一维结构中每个DNA片段的组成和位置,还可以控制与其联接的纳米颗粒。

科学家们还发现先把DNA进行裂解和分离、再覆盖上纳米颗粒的方法要优于先覆盖纳米颗粒尔后再对DNA进行处理。因为裂解酶作用于纯DNA时比作用于修饰过的DNA活性更高,同时对于DNA片段的纯化也更有效。

这个一维纳米结构已经成功的应用于MRI造影剂。科学家们建议,未来,或许类似的概念可以用于制备各种可用于电阻,晶体管或者多元探测器中的一维纳米颗粒的链结构。

P. Wang et al., Small 2011; DOI: 10.1002/smll.201100067.