如果你想要 3D 打印幾英寸高的東西，擠壓成型的塑料是一種理想的材料。但是，當(dāng)你需要只有幾納米大小的東西時，DNA 就是更好的選擇了——問題是誰有時間設(shè)計并一點點地組裝這種納米級物體呢？得益于一項最新研究，DNA 折紙大師將來可以設(shè)計納米級 3D 物體外形，然后使用一種算法來確定將它們放在哪個地方。

DNA 的結(jié)構(gòu)不一定非得采用雙螺旋結(jié)構(gòu)：通過調(diào)整堿基的順序或取代其他分子，這種線性結(jié)構(gòu)可以成為促使右轉(zhuǎn)或朝一個方向或其他方向彎曲的動因——如果具有先見之明的話，一根鏈就可以產(chǎn)生足夠多的彎曲和回旋，形成有用的幾何形結(jié)構(gòu)。

這些結(jié)構(gòu)將可以被用于輸送藥物，封裝 CRISPR-Cas9 基因編輯元素等工具，甚至是存儲信息。

然而，問題的癥結(jié)在于，設(shè)計十二面體是一項極為復(fù)雜的任務(wù)，很少有人具有用手組裝這種復(fù)雜分子——由數(shù)千個堿基對組成——的技能。這恰恰是麻省理工學(xué)院（MIT）、亞利桑那州立大學(xué)和貝勒大學(xué)等三所高校研究人員試圖改變的狀況，《科學(xué)》雜志在今天對這項研究成果做了詳細(xì)描述 。

麻省理工學(xué)院的馬克·巴斯（MarkBathe）在一份 聲明 中稱：“這項研究將一個有關(guān)專家設(shè)計人工合成物體所需 DNA 的問題，變成了一個物體本身是起點、而其 DNA 排序需要由算法自動定義的問題。”

基本上，所有用戶都需要做的事情是，提供一種具有封閉表面的 3D 外形。它可以是多面體、圓環(huán)體（比如花托），或是像淚珠這樣的不太對稱的結(jié)構(gòu)。只要你按照某種規(guī)格對它進行設(shè)計，然后將設(shè)計作品輸入到電腦上，你的工作就做完了。

三所大學(xué)的研究人員開發(fā)這種算法是為了確定提供“支架”所需要的準(zhǔn)確堿基順序。所謂的“支架”就是單個 DNA 鏈，其本身可以彎曲并旋轉(zhuǎn)形成某種外形。它甚至還有一個很酷的名稱：DAEDALUS，也就是“用戶自定義結(jié)構(gòu)的 DNA 折紙序列設(shè)計算法”（DNA Origami Sequence DesignAlgorithm for User-defined Structures）的意思。

這種算法適用于各種各樣的外形——很顯然，他們在研究中也使用了 3D 單粒子低溫電子顯微鏡：

“這項技術(shù)可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和基因編輯（gene editing）——這也是顯而易見的事情，但研究人員希望這種技術(shù)可訪問性的顯著提升，將使得他們可以去探究在這些領(lǐng)域之外的用途。”

例如，通過這種方法，DNA 信息存儲有可能遠(yuǎn)比現(xiàn)在的方法便捷?？茖W(xué)家還可以利用這種算法，創(chuàng)造特有的單一結(jié)構(gòu)，而有些部分可專門用于經(jīng)過編碼的二進制數(shù)據(jù)——它基本上就是由 DNA 構(gòu)成的納米級 ROM。這項技術(shù)是不是很酷??？

巴斯說：“我們希望，這種自動化操作可以顯著增強別人使用這種強大的分子設(shè)計范例的參與性。”

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