作者:本·普
斯坦，国家标准与技术研究所 拼贴展示了DNA折纸中使用的一些技术和设计
信用:K
迪尔/NIST 在一种被称为脱氧核糖核酸折纸的技术中，研究人员一次又一次地折叠长股脱氧核糖核酸，以构建各种微小的三维结构，包括微型生物传感器和药物输送容器。
脱氧核糖核酸折纸术于2006年在加州理工学院首创，在过去十年里吸引了数百名新的研究人员，他们渴望建造能够检测和治疗人体疾病、评估污染物的环境影响以及协助许多其他生物应用的容器和传感器
虽然脱氧核糖核酸折纸术的原理很简单，但该技术设计新结构的工具和方法并不总是容易掌握，也没有很好的记录
此外，对这种方法还不熟悉的科学家们还没有一个单一的参考文献可以用来寻找构建脱氧核糖核酸结构的最有效的方法，以及如何避免浪费数月甚至数年研究时间的失败
这就是为什么国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员雅各布·马奇克斯和亚历克斯·利德尔编写了第一份关于这种技术的详细教程，他们已经研究了DNA折纸多年
他们的综合报告提供了一个使用最先进的工具设计脱氧核糖核酸折纸纳米结构的分步指南
马奇克斯和利德尔在一月描述了他们的工作
8期《国家标准与技术研究所研究杂志》
“我们想把人们开发的所有工具都放在一个地方，并解释那些你在传统期刊文章中不能说的东西，”马奇克斯说
“评论文章可能会告诉你每个人都做了什么，但不会告诉你人们是怎么做的
" 脱氧核糖核酸折纸依赖于脱氧核糖核酸分子互补碱基对相互结合的能力
在脱氧核糖核酸的四个碱基——腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)——中，A与T结合，G与C结合
这意味着特定序列的砷、砷、铯和镓将发现并结合到它的补充
这种结合使短链的脱氧核糖核酸起到“钉书钉”的作用，保持长链的部分折叠或连接单独的链
典型的折纸设计可能需要250个订书钉
通过这种方式，脱氧核糖核酸可以自我组装成各种形状，形成一个纳米级框架，各种各样的纳米粒子——许多在医疗、生物研究和环境监测中有用——可以附着在这个框架上
马奇克斯说，使用基因折纸的挑战是双重的
首先，研究人员正在用一种外语制造三维结构——碱基对
此外，他们还使用这些碱基对钉来扭曲和解开我们熟悉的脱氧核糖核酸分子双螺旋，使这些链弯曲成特定的形状
这很难设计和想象
马奇克斯和利德尔敦促研究人员在开始制作之前，通过制作三维实体模型来增强他们的设计直觉，比如用条形磁铁制作的雕塑
这些模型可以揭示折叠过程的哪些方面是关键的，哪些方面不太重要，然后应该被“展平”成二维，以便与计算机辅助设计工具兼容，这些工具通常使用二维表示
马奇克斯指出，脱氧核糖核酸折叠可以通过多种方式完成，有些方式效率较低
事实上，有些策略可能注定要失败
“指出诸如‘你可以这样做，但这不是一个好主意’——这种观点并不在传统的期刊文章中，但是因为NIST专注于推动国家的科技发展，我们能够在NIST期刊上发表这项工作，”马奇克斯说
“我不认为还有其他地方能给我们留有余地，给我们时间和人力来把这一切结合起来
" Liddle和Majikes计划在他们的工作基础上再写几篇手稿，详细说明如何成功地制造出带有脱氧核糖核酸的纳米器件
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