基於DNA摺紙創建納米引擎
DNA 是一種多功能生物分子，具有獨特的特性並具有多種功能。一個人能夠用人造的能力來補充它的能力範圍——現在，一個基於 DNA 摺紙技術並能夠自組裝的納米馬達被添加到他們身上。
掃描探針顯微鏡下的 DNA 摺紙結構
DNA 或脫氧核糖核酸是關鍵的生物分子之一，其作用是存儲和複製遺傳信息。然而，它的功能其實是相當多樣的：DNA可以主動參與基因表達的調控，改變其結構並與蛋白質相互作用。
此外，科學家和工程師能夠賦予 DNA 分子和其他人工特徵。例如，催化化學反應（DNA 冬天）、存儲數字信息（DNA快閃記憶體驅動器技術）或作為極其多樣化、動態且同時可靠的納米結構的基礎的能力。
我們談論的是所謂的DNA 摺紙：這種納米技術允許合成許多根據互補原理相互結合的特定分子，從而自發形成複雜的聚集體。在這種情況下，DNA 鏈更加真實，它們是短分子附著的基礎。
這項技術已有 15 年的歷史，它已經幫助獲得了許多獨特的物體——從壯觀的納米笑臉到靶向藥物輸送的有效手段。
此前，進化創造了許多天然的納米馬達——這些是執行分子機器功能的蛋白質，如 ATP 合酶，它使用一種「旋轉木馬」將生物膜上的電位差轉化為化學鍵的能量。另一個例子是像驅動蛋白這樣的「行走蛋白質」，它可以有目的地沿著微管移動，將有效載荷拖到微管上。
基於 DNA 摺紙的納米電機裝置的原理和進行的實驗
用常規方法製造這種人工分子引擎相當困難，因此Nature上一篇新文章的作者求助於生物工程和 DNA 摺紙。
「多年來，我們開發了這種組裝技術，現在我們可以製造出高精度的複雜物體——例如，分子開關或捕獲病毒顆粒的中空容器。如果你得到具有正確序列的 DNA 鏈，這些物體就會自行組裝，」德國慕尼黑大學新研究負責人海因里希·迪茨 (Hendrik Dietz)解釋道。
給出了納米引擎的以下技術特性。它由底座、平台和旋轉臂三部分組成。底座高約 40 納米，化學鍵合到玻璃基板上。轉子臂長約 500 納米，可移動地連接到底座上。它們之間是一個平台，該平台具有限制槓桿運動的障礙 - 這迫使它在轉動時變形。事實上，我們談論的是分子棘輪。
運動是由於作用在 DNA 引擎上的電力波動而發生的。作者稱該設備的功能是前所未有的：限制扭矩為每納米槓桿長度 10 皮牛頓。納米電機可以打開和關閉，並且可以控制其速度和旋轉方向。
作者相信，由 DNA 摺紙組裝而成的分子引擎將找到許多技術應用，包括進行受控化學反應。
