DNA—纳米粒子自组装胶体可带来智能材料

 
    科技日报讯 据物理学家组织网近日报道，瑞士联邦理工学院（EPFL）和英国剑桥大学科学家合作开发出一种技术，用DNA链给纳米粒子涂上一层涂层，能控制并引导两种不同胶体的自动组装。这种胶体粒子可用于制造新奇的自组装材料，如智能递药补丁、随光变色的新奇涂料等。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。

    胶体是一种物质在另一种物质中均匀分布而形成的。日常生活中人们能看到许多胶体，如牛奶、泡沫塑料、发胶、涂料、泡沫刮胡膏、胶水甚至灰尘、泥浆、烟雾等。胶体有很多独特的性质，如布朗运动、电泳、丁达尔效应（光进入胶体发生散射并呈现出不同色彩）等，但更特殊的性质在于它们的自组装能力：只在本身粒子的相互作用下，就能自然地聚集在一起，形成一种稳定的结构性排列，而无需外力干预。通常只要温度、光照等外部环境因素发生变化，胶体就会作出反应而发生这种自组装。

    在生物性胶体中，如DNA、蛋白质及其他大分子，自组装通常是自组织的第一步，支撑着许多分子结构。但就技术方面来说，自组装胶体用途更广泛，人们对其研究得也更多。

    如果两种或更多种不同的胶体在一起，它们的自组装会怎样？瑞士联邦理工学院约瑟佩·弗菲的小组与剑桥大学埃利卡·艾瑟的小组合作，共同解决了这一问题。艾瑟小组用不同的DNA链给荧光聚苯乙烯小球涂上一层涂层，让小球外表变得毛毛的，作为粒子相互作用的手段，也可以用于标记不同的粒子，还能利用DNA序列的适配性给粒子间的相互作用编程。

    利用DNA—涂层胶体，研究人员能控制两种不同胶体微粒的自组装进程。两种胶体以一种“双混”的形式混合在一起，最终形成了新的结构，并且它们聚集得更快，由此生成一种结构性“基架”，可以在上面装配其他东西。利用DNA碱基对的选择性，研究人员对胶体外形的控制达到了前所未有的程度。

    此外他们还发现了一种获得自组装结构的方法。由于胶体微粒对温度变化的反应提供了高度特异性和可编程性，自组装结构在很大程度上取决于温度变化。弗菲说：“从某种意义上说，新结构保留着它们制备历史的‘记忆’。”

    根据胶体外形数据和粒子相互作用的动态数据，研究人员推断，这种方法并不局限于纳米级物体，还可用于整个胶体范围。此外他们预测，这种方法还有许多应用，如光反应涂料或智能补丁，智能补丁里填充着装有抗体或退烧药的粒子，并能随体温或pH值变化起反应，释放出这些粒子。

    （常丽君）