由東京工業(yè)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組報(bào)告了一種構(gòu)建基于DNA的微膠囊的方法，這種微膠囊對(duì)新功能材料和器件的開發(fā)具有很大的希望(圖1)。他們發(fā)現(xiàn)這些膠囊表面的微小孔隙可以充當(dāng)離子通道。他們的研究將加速人工細(xì)胞工程和分子機(jī)器人以及納米技術(shù)本身的進(jìn)步。

基于DNA的自組裝納米結(jié)構(gòu)是用于生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境應(yīng)用的新型微米和納米器件的有前景的構(gòu)建模塊。目前許多研究都集中在為這種結(jié)構(gòu)增加功能以擴(kuò)展其多功能性。

例如，稱為具有脂質(zhì)雙層膜的脂質(zhì)體的工程化膠囊已經(jīng)成功地用作傳感器，診斷工具和藥物遞送系統(tǒng)。另一組膠囊不具有脂質(zhì)雙層但是由膠體顆粒膜組成，稱為皮克林乳液或膠體體，也具有許多生物技術(shù)上有用的應(yīng)用的潛力。

現(xiàn)在，由東京工業(yè)大學(xué)的生物物理學(xué)家Masahiro Takinoue領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組報(bào)告了一種新型的Pickering乳液，它具有離子通道的附加功能- 這一成就開辟了設(shè)計(jì)人造細(xì)胞和分子機(jī)器人的新途徑。

“我們首次證明了離子通道的功能，使用了有孔的DNA納米結(jié)構(gòu)而沒有脂質(zhì)雙層膜，”Takinoue說。

該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)利用了DNA折紙納米板的自組裝特性。由此產(chǎn)生的Pickering乳液通過納米板的兩親性質(zhì)穩(wěn)定。(見圖2)

Takinoue解釋說，這項(xiàng)研究最激動(dòng)人心的一個(gè)問題是，有可能開發(fā)出刺激響應(yīng)系統(tǒng) - 基于開關(guān)轉(zhuǎn)換概念的系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)最終可以用于開發(fā)模仿人類大腦工作方式的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

“此外，DNA納米片的刺激響應(yīng)形狀變化可以作為自主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，這對(duì)分子機(jī)器人的發(fā)展很有用，”Takinoue說。

本研究強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊(duì)在將DNA納米技術(shù)與基于生物物理學(xué)和軟物質(zhì)物理學(xué)的觀點(diǎn)相結(jié)合方面的優(yōu)勢(shì)。