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使用DNA建立医疗设备 - China Medical Device Manufacturer
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Fri, January 19th, 2018

2006年7/8月刊 » 技术新知
使用DNA建立医疗设备

DNA链荧光显微镜图象,由俄亥俄州立大学提供,左下方图片中正方形对角线长约10m。

美国俄亥俄州立大学(哥仑布市; www.osu.edu)研究人员日前成功地将DNA解链并排出精确的序列,该项技术有望用于制造生物电子设备和医疗器械。这是一种将DNA结构整齐排序的简单方法,看似棉被的缝线,在未来生物传感器、分子电路以及基因传递中都有可能应用。

俄亥俄州立大学化学和生物分子工程系的L.James Lee教授说: DNA解链并非全新的技术,不少研究人员都曾做过,我们的成功之处在于制造了一种井然有序的DNA阵列。电路设计要求导线必须以特定规则排列,不能杂乱随意,这是目前第一个能够精确制造DNA纳米级导线的方法。

研究人员首先需将DNA解链,将橡胶梳插入含有DNA分子的水滴中,取出梳子时,DNA链就会沿梳子表面拉伸,当梳子放置于玻璃片上时,DNA链会随梳子置放的方式形成不同的形状和长度。

研究人员最感兴趣的是这项技术在生物传感器和基因传递上的应用。Lee教授说:在生物传感器领域,我们可以将DNA拉伸成直线形,然后放入引物,根据DNA结构将其截成数段。研究人员可使用显微镜观察看似条形码的排列图案,以确定DNA类别。在进行下一步研究之前,研究人员会先确认这项技术是否可应用于各种DNA。

基因传递领域也可采用相同的方法拉伸DNA基因分子。Lee教授表示:此项技术能在DNA不同位置添加所需治疗功能,应用于基因疗法,注入患者体内。当然,要实现这一目标仍有许多问题需要解决。

Lee教授和研究助理Jingjiao Guan正在研究如何提高DNA导线的密度,同时开发出更多排列方式。目前DNA纳米导线使用的是交错排列的简单直线。要应用于电路设计,还需要开发曲线或其他结构形状。目前DNA导线间隔约为5m,如果降到50nm,就能提高导线密度,应用于高密度电路或存储芯片。研究小组正与该校的电机工程专业研究人员共同合作,对DNA导线的电子特性进行评估。

此外,DNA拉伸流程尚需改进,以实现商业化应用。Lee教授说:为实现技术产业化,我们希望开发一种可以按规定排列方式连续拉伸DNA的工艺,以达到高产量低成本的批量生产。目前使用的手工操作仅是技术原理展示。研究人员正在设计一种类似小型传送带的工艺流程,以实现连续DNA拉伸。该流程将有助于制造低成本的生物传感器。对于基因疗法来说,它可应用于特定功能基因或DNA的批量生产。

Lee教授强调,研究还处于初始阶段:我们只证明了这种技术是可行的,但要实现商业化,还有大量的工作需要完成。

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