在一項名為DNA折紙的技術中，研究人員一次又一次地折疊長鏈DNA，以構建各種微小的3D結構，包括微型生物傳感器和藥物輸送容器。DNA折紙技術于2006年在加州理工學院首創(chuàng)，近十年來吸引了數(shù)百名新的研究人員。他們渴望建造能夠檢測和治療人類疾病、評估污染物對環(huán)境的影響以及協(xié)助研究的容器和傳感器。許多其他生物應用。
雖然DNA折紙的原理非常簡單，但設計新結構所用的工具和方法并不總是容易掌握，也沒有完整的文獻記載。另外，不熟悉這種方法的科學家沒有單一的參照物，只能尋求建立DNA結構最有效的方法，以及如何避免可能浪費數(shù)月甚至數(shù)年研究的陷阱。
這就是為什么國家標準和技術研究所(NIST)的研究人員雅各布馬奇克斯和亞歷克斯利德爾憑借多年的經(jīng)驗，編寫了第一份關于脫氧核糖核酸折紙的詳細教程。他們的綜合報告為用最新工具設計DNA折紙納米結構提供了一步一步的指南。1月8日，Majikes和Liddle在《國家標準與技術研究所研究》雜志上描述了他們的工作。
Majikes說：“我們想把人們開發(fā)的所有工具放在一個地方，解釋傳統(tǒng)期刊文章中不能說的內(nèi)容?！薄霸u論文檔可能會告訴你每個人都做了什么，但不會告訴你人們是如何做的?！?
DNA折紙依賴于DNA分子互補堿基對相互結合的能力。在DNA的四個堿基中——腺嘌呤(A)、胞嘧啶(c)、鳥嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)——A與T和G一起結合到c上，這意味著As、Ts、Cs和Gs的特定序列會發(fā)現(xiàn)并結合到它的補體上。
結合使脫氧核糖核酸的短鏈充當“主食”，保持長鏈折疊或連接獨立的鏈。典型的折紙設計可能需要250個訂書釘。通過這種方式，DNA可以自組裝成各種形狀，形成納米尺度的框架，各種納米粒子(許多在醫(yī)療、生物研究和環(huán)境監(jiān)測中有用)可以附著在納米框架上。
馬奇克斯說，使用DNA折紙的挑戰(zhàn)是雙重的。首先，研究人員正在使用外語(堿基對A、G、T和C)制作3D結構。此外，他們正在使用這些堿基對的釘來扭轉和解開熟悉的脫氧核糖核酸分子雙螺旋，從而將鏈彎曲成特定的形狀。這可能很難設計和可視化。Majikes和Liddle敦促研究人員在開始制造之前，通過構建3D模型來增強他們的設計直覺，例如由條形磁鐵制成的雕塑。這些模型可以揭示折疊過程的哪些方面至關重要，哪些方面不那么重要，然后應該將其“展平”到2D，以便與通常使用二維表示的計算機輔助設計工具DNA折紙兼容。
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