特殊顯微鏡技術，揭示DNA摺紙納米結構的更多細節_風聞

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編譯／雷鑫宇  審稿／三水  責編／唐林芳

研究人員利用特殊的掃描透射電子顯微鏡技術，對DNA摺紙納米結構進行直接成像獲取了其結構細節。這對完善DNA組裝技術有重要意義。

研究人員利用一種特殊的掃描透射電子顯微鏡，對DNA摺紙納米結構進行了直接成像。

據phys.org網站9月2日報道，美國能源部埃姆斯實驗室（下文簡稱DOEAL）的科學家們已能夠觀察到更多DNA摺紙納米結構的細節。這對於深入理解和更好控制DNA的組裝有重要意義。

DNA摺紙是近年來興起的一種DNA自組裝技術。它將單鏈環狀DNA分子的長“支架”鏈段摺疊在一起，利用短“釘鏈”在納米尺度上構建各種類型的二維、三維結構。由於互補鹼基對之間相互作用的特異性，DNA被廣泛用作構築塊。

DNA納米結構的完全一致性和可量產特性，對納米技術研究人員來講非常有吸引力，並在很多領域都表現出潛在的應用價值。

DOEAL的電子顯微鏡專家Tanya Prozorov説：“阻礙納米科學發展的難題之一在於，我們如何能夠清楚地觀察正在製造的結構，並以最大細節度理解這些結構。這就是我們希望解決的問題。”

在Prozorov等進行的實驗中，最大的挑戰在於如何理解三角形摺紙結構的三維尺寸、形狀和均勻性，進而將它們作為製造均勻的金納米顆粒超材料的形狀特定的結構。

由於其化學組成的特殊性，DNA納米結構很難成像。用傳統電子顯微鏡樣品製備方法（粉碎或壓扁）準備樣品，或將對比染色劑引入其他材料，都可能會改變DNA納米結構的表面、化學特性。

DOEAL的研究人員利用高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡，直接捕捉到了DNA摺紙納米結構的精密細節圖像。此前，如不借助化學染色和原子力顯微鏡技術，研究人員是無法獲取如此詳細的DNA摺紙結構細節的。

在匹茲堡大學同仁的幫助下，DOEAL的研究人員還從一系列分類的低放大率圖像集中獲取了二維平均圖像，並利用低温電子顯微鏡使用的專用程序進行了計算分析。

Prozorov説：“為了製造基於DNA的等離子體材料，我們需要在DNA結構中嵌入許多金屬納米顆粒，以使其具備特定的電磁特性。為此，我們必須對DNA表面結構、化學特性和微觀形貌有很確切的瞭解。我們使用的方法不涉及染色，也沒有改變DNA摺紙結構。我認為該方法具有廣泛可行性，可作為DNA納米結構的直接成像方法使用。”

該成果以題為“用電子顯微鏡成像未染色DNA摺紙三角形結構”的論文刊登於Small Methods雜誌中。

期刊來源：Small Methods

期刊編號：2366-9608

原文鏈接：

https://phys.org/news/2019-09-microscopy-imaging-reveals-dna-origami.html

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