用DNA作为墨水的新型纳米写入模式

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西北大学20026月6日消息：用原子动力显微镜的探针作为钢笔，用不同的单链DNA作为墨水，来自西北大学的科学家们展示了生产密度最高的基因芯片技术，该技术使基因芯片的微型化到了极限，达到了DNA分子水平。

这个在纳米水平上，运用同一样工具写入纳米模式并读取结果的进步，将对基因组和蛋白质组研究起着巨大的影响。

这个在黄金和二氧化硅上制作的DNA模式，对电子和光学材料的应用非常重要。该结果将刊登于六月七日发行的Science杂志上。

Chad A. Mirkin（西北大学纳米工艺研究所的主任，该研究小组的领导人）称：“用这个新的工具,我们可以用目前制造并出售的一般基因芯片来研究基因组的问题，还可以对它缩微到原大小的1/100000。一般的基因芯片有10万个不同的DNA 小点，每个小点的直径在20－40微米左右。使用最新的蘸水笔纳米光刻技术，我们可以在传统基因芯片的一个点上再写入10万个DNA 小点。”

Mirkin说，这个可以生产直径小于50纳米的DNA spot的技术，可能有朝一日可以实现在面条一端这点大的面积上拥有10万个不同的诊断性测定的基因芯片。将来，可能只需几秒就可以生产一个基因芯片。通过增加每单位面积中的信息量和减少体积大小来降低生产基因芯片的成本和时间。

Mirkin和化学教授George B. Rathmann称，我们的直接写入多DNA链的模式也开辟了构建和研究纳米构件的新可能。利用DNA作为生化的“维可牢”（Velcro）（“维克牢”是一种尼龙刺粘搭链，两面相合即粘住，一扯即分开，用以替代服装上的纽扣等），我们可以从下到上的构造电路、触煤、传感器或晶体管，而不是从上往下。

我们想利用DNA可以自我组装成预先设计好的结构的能力，从根本上用新的路线来构造材料。用盖房子来类比，储存的DNA不仅是建筑的蓝图，还是施工的工人，决定了每块砖的去处。因为单链的DNA分子天生就有预定好的化学匹配性，吸引互补的分子，我们可以利用它们这一特性来控制材料和器件的构造。

使用不同的DNA链可以增加构件的化学复杂性。现在研究人员可以改变DNA spot之间的大小、形状和距离。其大小和形态特征可以通过湿度方面的简单变化和调节显微镜探针来控制。

西北大学研究所发明和开发的蘸水笔纳米光刻技术允许研究人员用原子动力显微镜(AFM)探针作为纳米笔，在氧化硅底板上写入由两条不同DNA链组成的棋盘式spot。除了spot以外的表面都进行了加工，不能吸引目标DNA，以免干扰读取结果。当探针阵列暴露于互补的DNA溶液中（一条互补链附着于大的黄金纳米颗粒上，另一个附着于小的黄金纳米颗粒上），DNA就会有选择地组装在正确的spot上。研究人员同样用AFM探针来显示结果——不同高度砾石状的纳米形貌图。

原文请见： Direct Patterning of Modified Oligonucleotides on Metals and Insulators by Dip-Pen Nanolithography

（严文静 译， hmh校--基因潮编译,未经同意不得转载）