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據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）和英國劍橋大學(xué)科學(xué)家合作開發(fā)出一種技術(shù)，用DNA鏈給納米粒子涂上一層涂層，能控制并引導(dǎo)兩種不同膠體的自動(dòng)組裝。這種膠體粒子可用于制造新奇的自組裝材料，如智能遞藥補(bǔ)丁、隨光變色的新奇涂料等。相關(guān)論文發(fā)表在《自然—通訊》雜志上。

 

膠體是一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中均勻分布而形成的。日常生活中人們能看到許多膠體，如牛奶、泡沫塑料、發(fā)膠、涂料、泡沫刮胡膏、膠水甚至灰塵、泥漿、煙霧等。膠體有很多獨(dú)特的性質(zhì)，如布朗運(yùn)動(dòng)、電泳、丁達(dá)爾效應(yīng)（光進(jìn)入膠體發(fā)生散射并呈現(xiàn)出不同色彩）等，但更特殊的性質(zhì)在于它們的自組裝能力：只在本身粒子的相互作用下，就能自然地聚集在一起，形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性排列，而無需外力干預(yù)。通常只要溫度、光照等外部環(huán)境因素發(fā)生變化，膠體就會(huì)作出反應(yīng)而發(fā)生這種自組裝。

 

在生物性膠體中，如DNA、蛋白質(zhì)及其他大分子，自組裝通常是自組織的第一步，支撐著許多分子結(jié)構(gòu)。但就技術(shù)方面來說，自組裝膠體用途更廣泛，人們對(duì)其研究得也更多。

 

如果兩種或更多種不同的膠體在一起，它們的自組裝會(huì)怎樣？瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院約瑟佩·弗菲的小組與劍橋大學(xué)埃利卡·艾瑟的小組合作，共同解決了這一問題。艾瑟小組用不同的DNA鏈給熒光聚苯乙烯小球涂上一層涂層，讓小球外表變得毛毛的，作為粒子相互作用的手段，也可以用于標(biāo)記不同的粒子，還能利用DNA序列的適配性給粒子間的相互作用編程。

 

利用DNA—涂層膠體，研究人員能控制兩種不同膠體微粒的自組裝進(jìn)程。兩種膠體以一種“雙混”的形式混合在一起，最終形成了新的結(jié)構(gòu)，并且它們聚集得更快，由此生成一種結(jié)構(gòu)性“基架”，可以在上面裝配其他東西。利用DNA堿基對(duì)的選擇性，研究人員對(duì)膠體外形的控制達(dá)到了前所未有的程度。

 

此外他們還發(fā)現(xiàn)了一種獲得自組裝結(jié)構(gòu)的方法。由于膠體微粒對(duì)溫度變化的反應(yīng)提供了高度特異性和可編程性，自組裝結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于溫度變化。弗菲說：“從某種意義上說，新結(jié)構(gòu)保留著它們制備歷史的‘記憶’。”

 

根據(jù)膠體外形數(shù)據(jù)和粒子相互作用的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，研究人員推斷，這種方法并不局限于納米級(jí)物體，還可用于整個(gè)膠體范圍。此外他們預(yù)測(cè)，這種方法還有許多應(yīng)用，如光反應(yīng)涂料或智能補(bǔ)丁，智能補(bǔ)丁里填充著裝有抗體或退燒藥的粒子，并能隨體溫或pH值變化起反應(yīng)，釋放出這些粒子。