布朗大學(xué)研究小組的工程師利用DNA的編碼能力，在納米碳管末端成功產(chǎn)生了氧化鋅納米線,?？d于《納米技術(shù)》雜志的這項研究是首次運(yùn)用DNA技術(shù)來指導(dǎo)復(fù)合納米線的裝配和生長。
??這種新型的纖細(xì)結(jié)構(gòu)在機(jī)械壓力下能用于發(fā)光,、發(fā)電,。該納米線的光學(xué)和電力學(xué)特性能廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、安全傳感器,光學(xué)纖維,、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路,。
??“運(yùn)用DNA裝備納米線是把分子生物學(xué)當(dāng)作工具的第一步，”布朗大學(xué)工程系研究生Adam Lazareck說,，“如果想制造什么東西,，目光不妨轉(zhuǎn)向大自然。運(yùn)用DNA我們可以得到皮膚,、海貝殼等等,。”
??Lazareck在Jimmy Xu的實驗室工作，Xu是工程學(xué)和物理學(xué)教授,，及該研究的帶頭人,。這項工作是“自上而下”納米工程學(xué)的一個范例。工程師們運(yùn)用生物分子來進(jìn)行裝備工作,，而并沒有將材料鑄造或雕刻成更小的元件如計算機(jī)線路等,。在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)條件下，分子機(jī)械如感光蛋白質(zhì)或病毒能夠用來生產(chǎn)微設(shè)備和材料,。
??在這項工作中,，工程師和科學(xué)家們采取“自上而下”的方法，進(jìn)一步成功運(yùn)用了DNA為這種自我裝備提供說明,。Xu的實驗室生成的這種新型結(jié)構(gòu)是首次運(yùn)用DNA指導(dǎo)納米材料的自我裝配和合成,。
??Xu的實驗室是世界上首次成功制備納米碳管的統(tǒng)一射線。Lazareck及其布朗大學(xué)和波士頓學(xué)院的合作伙伴建立了這個平臺以制備相關(guān)結(jié)構(gòu),。他們在氧化鋁薄膜上制造了億萬個相同直徑和高度的納米碳管射線,。在碳管末端，他們引入了一小段DNA片段,。
??“該段合成的DNA片段攜帶15個編碼基因,。之所以選中它，是因為其只吸引另一個由15個不同編碼基因組成的互補(bǔ)片段,。這第二個DNA序列裝配有金色的納米顆粒,，作為化學(xué)傳遞系統(tǒng)，并帶有DNA的互補(bǔ)片段,。為制造納米線,，研究小組把射線放在600°C的熔爐里，并填加了砷化鋅,。結(jié)果,，氧化鋅線大約有100-200納米長,。
??研究小組還進(jìn)行了對照實驗—將金色的納米顆粒摻入到?jīng)]有DNA的射線中，或運(yùn)用末端沒有DNA的納米碳管,，結(jié)果發(fā)現(xiàn)極少有DNA序列附著,，而且不能用于制備納米線。Lazareck介紹道,，問題的關(guān)鍵在于DNA雜交,，這一過程能將單鏈、互補(bǔ)的DNA變成雙鏈DNA,。
??“DNA具有特異性,，能提供無與倫比的教學(xué)手冊。”Lazareck說,，“DNA鏈僅與其互補(bǔ)鏈結(jié)合,。利用這個生物學(xué)特性，我們能得到精密的機(jī)械,。這種性能有許多用途,。”
??“我們將看到新一代納米材料的問世，”論文的第一作者Xu說,，“許多實驗室都在研究自我裝配,。而且他們正在制造美妙而簡單的結(jié)構(gòu)。傳遞信息—指示代碼—和制造復(fù)雜材料的方式正在被人們遺忘,。”
??研究生Teng-Fang Kuo同Xu實驗室的前兩個研究生—波士頓學(xué)院的Bradford Taft和特拉華州大學(xué)的Sylvain Cloutier都是布朗研究小組的一份子,。波士頓學(xué)院的化學(xué)教授Shana Kelley也參與了這項實驗。
??科學(xué)研究空軍辦公室,、海軍研究辦公室,、高級防御工程研究處和加拿大國家科學(xué)和工程委員會資助了這項研究。
