美國開發(fā)DNA序列分揀碳納米管新法

　　近日，美國杜邦公司和理海（Lehigh）大學(xué)科學(xué)家組成的研究小組表示，他們在生產(chǎn)碳納米管（CNTs）方面取得了突破性的進(jìn)展，成功開發(fā)出以DNA為基底的可從多種碳納米管的混合物中分揀出特殊類型的碳納米管的方法。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《自然》雜志上。
 
　　據(jù)悉，早在2003年，杜邦公司、麻省理工學(xué)院和伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家組成的研究小組曾開發(fā)出用單螺旋DNA和陰離子交換色譜法從半導(dǎo)體碳納米管中篩選金屬碳納米管的方法，并在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章介紹了研究進(jìn)展。新的研究成果顯示，在2003年的基礎(chǔ)上，科學(xué)家取得了顯著的進(jìn)步。現(xiàn)在，他們確認(rèn)了20多個能識別碳納米管類型的DNA短序列，這些DNA短序列能夠從各種碳納米管的混合物中分揀出所需的特殊類型的碳納米管。
 
　　當(dāng)前的試驗(yàn)研究由杜邦公司研發(fā)中心的科學(xué)家鄭明和屠曉民完成，而理海大學(xué)化學(xué)工程教授賈古塔和理海大學(xué)化學(xué)工程碩士曼努哈爾利用分子模擬構(gòu)建了結(jié)構(gòu)模型。研究人員說，新的方法借助專門的DNA序列，可從碳納米管混合物中分揀出所有12種主要的單空間螺旋特征的半導(dǎo)體碳納米管，其分揀能力能夠滿足基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)的需求。賈古塔表示，如果選擇的DNA序列正確，那么它能識別某種特殊類型的碳納米管，同時幫助人們將該碳納米管從多種碳納米管中分揀出來。他認(rèn)為，這種具有實(shí)用性的成果進(jìn)一步增大了人們開發(fā)出大規(guī)模生產(chǎn)碳納米管的可能性。
 
　　研究小組表示，DNA序列識別和分揀不同的碳納米管同DNA自身的某種能力相關(guān)，該能力致使DNA可通過包裹碳納米管，形成與其本身常見的雙螺旋有所不同的結(jié)構(gòu)。賈古塔介紹說，碳納米管的圓筒形結(jié)構(gòu)對于DNA而言是陌生的。但是，研究人員卻能讓DNA吸附到不同結(jié)構(gòu)的表面。如果表面為類似于碳納米管的圓筒形，那么人們獲得的則是被稱為貝塔管桶（beta—barrel）的變形體。
 
　　雖然目前研究人員還沒有充分的證據(jù)用以證明他們的推測，但他們認(rèn)為，間接的證據(jù)在極大程度上支持了他們的觀點(diǎn)。他們相信，DNA能形成完美的有序結(jié)構(gòu)，同時識別特殊的碳納米管，正如同生物分子能夠通過結(jié)構(gòu)相互識別那樣。賈古塔認(rèn)為，新的研究成果在生物醫(yī)學(xué)分支中具有特殊的意義，碳納米管的潛在應(yīng)用之一是將碳納米管放置在基底上，在人體中釋放細(xì)胞。他同時表示，人們對該研究在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用很感興趣，如何解釋DNA同納米材料的相互作用？碳納米管是否在人體中有害？這是一個十分開放的領(lǐng)域。
 
　　碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)（徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。具有電子學(xué)和熱力學(xué)等多方面的特征，這些特征隨著碳納米管的形狀和結(jié)構(gòu)變化而有所不同。人們發(fā)現(xiàn)，碳納米管多重性特征致使其本身有能力應(yīng)用于電子學(xué)、激光器、傳感器和生物醫(yī)學(xué)，同時也能作為復(fù)合材料中的增強(qiáng)元素。目前用于生產(chǎn)碳納米管的方法所獲得的是由粗細(xì)各異和對稱性（或空間螺旋特征）不同的多種碳納米管產(chǎn)品的混合物。在這些不同的碳納米管使用前，需要把它們拆散開，按照電子特性進(jìn)行分類并篩選出來。然而，從單壁納米管混合物中系統(tǒng)地挑選出具有相同電子特征的碳納米管是人們所期望的目標(biāo)，也是至今為止被證明為難以逾越的障礙。
【編 輯:侯 婷】