Science Advances | 迄今最小纳米管造出自组装无泄漏管道

科技日报北京9月7日电 （记者张梦然）美国约翰斯·霍普金斯大学（JHU）研究人员设计出由最小纳米管组成的无泄漏管道，可自我组装和自我修复，且可将自己连接到不同的生物结构，这是创建纳米管网络的重要一步，该网络将来有望用于向人体中的靶细胞提供专门的药物、蛋白质和分子。研究成果发表在7日的《科学进展》杂志上。

研究团队的方法基于一种既定技术，该技术将DNA片段用作“基础构建块”，以生长和修复管道，同时使它们能够寻找并连接到特定结构。以往研究制造出的纳米孔结构较短，且设计侧重于DNA纳米孔控制分子在实验室生长的脂质膜（模仿细胞膜）上的运输能力。现在他们造出了直径约7纳米、长度为几微米的“管子”，可以更有效的输送分子，并有望搭建成更复杂的“管道网”。

新纳米管使用在不同双螺旋之间编织的DNA链形成，其结构有像手指网套一样的小间隙。由于尺寸极小，为了测试这些管子是否可在不泄漏的情况下将分子运输更远的距离，研究团队用特殊的DNA“软木塞”盖住管的末端，并用它们运输荧光分子溶液以跟踪泄漏和流入速率。

通过精确测量管的形状、生物分子如何连接到特定的纳米孔，以及荧光溶液的流动速度，研究团队展示了管子如何将分子运输到微小的、在实验室生长的一种类似细胞膜的袋子中，这些发光的分子，在其中就像水一样沿着管道滑行。

研究人员表示，使用这种管道系统可将某些材料或分子的流动引导到更长的距离，还可使用另一种DNA结构控制何时停止流动，这种结构能非常具体地与管道结合，作为阀门或接头来控制运输。

此类DNA纳米管可帮助科学家更好地了解神经元如何相互作用，还可用于研究癌症等疾病，以及人体200多种细胞的功能。

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科学家一直想要构建出不会泄漏的纳米管道，这次他们想出的办法是一种简单的自组装技术：将分子混合在溶液中，就能让它们形成想要的结构，搭建出的管子可以连接到不同的“端口”上，形成管道。而当这种管道足够长且四通八达，就可以实现让药物分子沿着纳米管“高速公路”运输，去往它们该去的位置。更进一步，管道不但能让分子在特定腔室或细胞内停留，还能将它们离开细胞后的情况，详细反馈给科学家。