最近全新的DNA纳米技术引起了业界大佬的齐齐关注，不多说，一起去看看——
作为生物狗，DNA是啥就不啰嗦了，不过现在有些科学家发现DNA也是一种超赞的纳米材料！不信你看：
天呐，DNA居然可以像积木一样搭成各种形状！没错DNA天生就适合搞建筑！Why？
大家想想看，DNA分子具有四种不同的碱基，两两配对，那换个角度想，按这种严谨的配对方式，如果把DNA分子作为建筑的“砖块”，碱基就是抹砖的“水泥”，牢固不说，在条件合适的情况下，它们还是自动组装的呢，用不着科学家一块砖一块砖地搭建，别提有多方便了，真是搞建筑的好胚子。
那DNA纳米技术能用来干什么呢？它的应用可多着呢，比如：
1.DNA折纸盒子（DNA Origami Box）
2009年的时候，丹麦奥胡斯大学的研究者做了一个DNA折纸盒子（DNA Origami Box）。这个盒子大小只有42×36×36nm，纯粹由DNA分子组成，盖子还可以打开。更奇妙的是，这盒子居然还有“锁”——盒盖上有两段DNA序列，能够识别特定外来DNA。这个盒子的锁对应特定的DNA打开，这就意味着，我们可以根据特定疾病的标志性基因造盒子。在盒子里装上药物，盒子就成了一个精准定位的药物炸弹了。研究者还很机智地给基因锁加上“指示灯”，锁打开，连接的荧光指示剂就会变色。这可比苦兮兮地各种测量要方便多了。
何况DNA还有它的天然优势——比起别的纳米材料，细胞就是更愿意亲近DNA折纸。国家纳米科学与技术中心做过一项实验，用DNA折纸搭载阿霉素，杀伤乳腺癌细胞效果更好，连耐药癌细胞都吃这一套。
2.DNA艺术作画
要是以为DNA纳米技术只能用来递送药物，那你可就大错特错了。2016年，加州理工学院的科学家发挥了一把艺术天分，把DNA纳米技术和光学联系到一起，重现了梵高的名作《星空》。利用核苷酸带电这个特点，研究者指引它们在刻好的底板上安家落户，有计算机背景的读者应该联想到了，这不光是一幅画，这还是一张超级迷你的光学计算机芯片啊！
这么流弊的想法是谁首先提出的呢？其实利用DNA搭建结构这个脑洞大开的想法，最早可以追溯到20世纪80年代，当时在纽约大学任教的Nadrian Seeman首次提出了DNA纳米技术的概念。他认为，利用DNA核苷酸互补的规则和合成DNA技术，我们可以在纳米级别上随便爱建什么都行。这个想法在2006年迎来了重大突破。加州理工学院的Paul Rothemund开发出了DNA折纸技术（DNA Origami）。这种技术由两部分构成，一部分是长链DNA，我们把它叫做“脚手架”；另一部分则是短链DNA，我们把它叫做“订书钉”。短链DNA是能够和长链DNA的某一部分配对的，当把它们放在一起，订书钉就会把脚手架的某些部分“钉”在一起，让长链不断折叠，形成一个固定的形状。当年Rothemund教授发表的论文里，就是使用DNA折纸技术造出了一个直径100nm大小的emoji表情。
利用订书钉把脚手架折叠起来，是不是和折纸很像？
这个技术发展到这里可以说是已经比较成熟了。不过不知道读者有没有发现它存在的一个问题——脚手架不够长！一般来说一个脚手架长度在7200个核苷酸左右，做出的折纸怎么算也就100nm大了。再大下去，DNA链太长了，合成难度指数级上升不说，造出来的折纸也不稳定（想想超大号纸飞机那软塌塌的翅膀）。只有区区100nm，对DNA折纸的功能限制很大啊！
最近《自然》发表的一篇研究就解决了这个问题。加州理工学院钱露露（Lulu Qian）博士团队把小块DNA折纸像拼图一样拼起来，完美实现了预想的结构。这次登上《自然》封面的，就是世界上最小的《蒙娜丽莎》。这幅画由64块86nm见方的小DNA折纸构成，总大小达到了700nm见方。比起100nm可真是大了好多倍呢！顺便一说，这个设计过程通过FracTile Compiler软件实现，非专业人士也能够随意设计各种图形，计算机会自动计算出需要的DNA序列。
钱博士这个解题思路也是比较简单直观的。单个脚手架分子长度不达标，我们就把多个折纸拼起来嘛。就像玩拼图一样，每块拼图的形状看上去很相似，其实都是唯一的，这些小DNA折纸也是这样。每块小折纸的边缘都是特殊的、两两配对的，这就保证了拼图不会拼错了。除了蒙娜丽莎，其实还做了大公鸡和细菌啥的
说起来简单，做起来困难重重。为了让小折纸毫无误差地拼接上，研究者可能得设计上百种不同的边缘。不过，咱们可以分步拼接啊。整个大折纸是由8×8个小折纸组成的，那么我们可以先四个四个组起来，做出16个2×2的折纸，再继续四个四个组合。这样只需要设计几种边缘，重复使用就行了，工作量也大大减少了。
除了折纸作画，DNA还可以当乐高积木玩，不信你看：
2012年，哈佛Wyss研究所的尹鹏（Peng Yin）博士团队开发了一种单链DNA砖（SST）技术。在这种技术里，32个碱基长的单链DNA折叠成一块单独的DNA砖，每块砖能够和最多4个邻居相连，同年，他们又实现了利用DNA砖搭建三维结构。如果说DNA折纸技术是拼图，那么DNA砖技术就是乐高积木了。
理论上，比起DNA折纸需要一次次设计DNA序列，DNA砖只需要从设计好的诸多“砖块”里挑选合适的摞起来就行了，可谓是简单方便又快速。不过它能够实现的结构大小，和折纸也差不多，再往大了做，结构不稳产量还低。最近的第二项新研究就是尹鹏博士带来的DNA砖技术最新进展。在初代版本里，一块DNA砖有4个部分（这就是为什么能和4个邻居相连），每个部分有8个核苷酸。在最新版里，每个部分的核苷酸数量上升到13个，总数达到了52个！新的DNA砖更大、结构也更复杂，复杂就意味着稳定，也更容易形成大的结构。
和钱博士一样，尹博士也选择利用智能软件Nanobricks来设计制作所需的砖块。利用这种方法，他们成功造出了由3.3万个砖块、170万个核苷酸组成的纳米结构。研究者还炫技地在其中留下了各种形状的空腔，足以显示这套系统能够设计非常复杂的结构。
就算已经有了两种成熟的技术，科学家依旧不会在探索的路上停下脚步。第三项新的研究是由德国慕尼黑理工大学Hendrik Dietz教授团队带来的。在DNA折纸和DNA砖技术的基础上，他们找到了一种新的构筑DNA纳米结构的方法。与前人一样，Dietz教授选择了“由小到大”组合的方式，不过他选择的基本元件形状有点奇怪，是个V字形，角度可以调整。
V字怎么组合？肯定有读者想到了，以V的角为圆心，这样一圈排过去，我们就能够组成一个圆了。再以这个圆为基础，我们还能够组成圆柱（或空心圆筒）。几何学得好的朋友应该还能想到，利用这个V，我们还能够组成多面体。按照这个方法组成的圆环，直径有350nm，十二面体的直径则达到了450nm。比起平面的DNA折纸，和四四方方的DNA砖，十二面体可以说是很光滑了。这个大小，这个形状，熟悉吗？好多细胞器可就是这样咯。能够对细胞内的工作系统一探究竟，可是很多科学家的梦想呢！
其实，从概念被提出来，DNA纳米结构变得越来越大、越来越复杂是个迟早的事。最新的第四项研究还把DNA合成的成本降下来了！这项研究也来自Hendrik Dietz教授团队。他们利用噬菌体生产长单链前体DNA，其中包含DNA折纸需要的长、短单链DNA，还有DNA切割酶。当长序列生产出来，就会被DNA切割酶切断，再自己组装成指定的形状。（记不记得DNA纳米技术可以在合适的条件下自组装？）把这个和DNA折纸以及DNA砖结合起来，就能实现大规模的生产应用了。更重要的是，合成DNA的成本从每毫克200美元降到了200美分，直接减少到了原来的百分之一，激动人心激动人心！三篇研究带来了搭建DNA纳米结构的新方法，一篇研究降低了关键步骤的成本，感觉DNA纳米技术马上就要大展拳脚了啊！从2006年，DNA折纸技术的发明拉开了研究的大幕，研究者已经在分子计算、生物以及医学等多个领域取得了成就。利用DNA搭建搭载平台，封装各种分子，可以用于治疗、检测；DNA和蛋白质有密不可分的关系，利用这种特性，研究者也可以研究特定生物分子的相互作用；设计DNA纳米结构响应温度、pH、离子浓度等多种条件，则有了更多更广泛的应用； 甚至，DNA造出的空腔，还可以当作制备纳米元件的模具。还有会走路能“捡钱”的DNA机器人，DNA纳米马达什么的，黑科技说都说不完。爱因斯坦说过，未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。有了DNA纳米技术，我们无疑又向微观世界更近了一步。
