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DNA纳米管治愈自己

2019-05-30 10:53:37 • 来源：

我们中的许多人经常把我们的身体称为和谐的寺庙。然而，在分子水平上，日常事件绝不是禅宗，因为细胞环境通常会破坏生物材料，特别是那些外生添加的生物材料 - 生物工程师在设计DNA纳米结构时已经面临一段时间的挑战。然而，现在，约翰斯·霍普金斯大学的研究人员已开发出新的DNA纳米结构，可以在血清中自我愈合。这项新研究的结果今天在纳米快报上发表，文章标题为“血清中自我愈合的DNA纳米结构”。

DNA纳米管治愈自己

DNA组装成纳米结构，如管和折纸形状，有朝一日可以找到从DNA计算机到纳米医学的应用。然而，这些有趣的结构在生物环境中不会持续很长时间，因为称为核酸酶的酶会降解DNA。有一天，医生可以将DNA纳米结构引入人体，以诊断疾病或提供药物，以及其他应用。但首先，他们必须找到一种在核酸酶攻击时保护或修复分子的方法。

以前，研究人员开发了几种稳定血清中结构的方法，例如化学修饰或涂覆DNA。然而，制备这种稳定的DNA可能是昂贵且耗时的，并且这些修饰可能影响纳米结构的生物相容性或功能。在目前的研究中，研究人员希望开发一种自我修复过程，可以大大延长DNA纳米结构的寿命。

研究人员设计了从较小的DNA“瓷砖”自组装的DNA纳米管。在体温的血清中，纳米结构仅在24小时内降解。然而，当研究人员在含有纳米管的血清中添加额外的瓷砖时，这些积木修复了受损的结构，使其寿命延长至96小时以上。

“我们证明了通过修复纳米结构缺陷可以在原位逆转降解的方法。为了证明这种效应，我们表明DNA纳米管，微米级自组装结构的降解速率至少低4倍，因为瓷砖可以在降解过程中修复纳米管缺陷，“作者写道。“纳米管显微照片显示，溶液中的瓷砖融入纳米管中，这种结合使纳米管的寿命延长至血清中的数天。”

通过用不同颜色的荧光染料标记原始纳米管和额外的瓷砖，该团队确定额外的小DNA片段通过更换损坏的瓷砖和连接到纳米管末端来修复降解结构。研究人员开发了一种计算机模型，表明DNA纳米结构可以使用自我修复方法维持数月或更长时间。

作者总结说：“这种模型表明，即使是相对较低的修复率，如何能够使纳米结构几乎无限期地存活，因为微尺度修复和降解过程之间存在动态平衡。”“修复纳米结构的能力因此可以使特定的结构或装置长时间运行，并可能提供单一的手段来抵抗不同类型的化学降解。”

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