麥吉爾大學的研究人員認為，他們已經找到了一種改善生物材料發展的方法，這種材料可能在藥物遞送、組織再生、納米光學和納米電子學方面發揮重要作用。

該團隊由化學系DNA納米科學一級加拿大研究主任、全職教授Hanadi Sleiman領導，受自然修復有缺陷材料的方式的啟發，開發了一種方法，以創造更堅固的形式。他們利用智能手機攝像頭的輻射來“放松”基于dna的結構，并創造出可按需變化、可用于各種目的的逼真材料。

你打算回答什么問題?

我們感興趣的是，是否有可能開發出新的化學程序，更好地模擬自然過程，并創造出具有多種可塑結構、可用于材料科學和組織工程的仿生生物材料。大自然使用不斷的能量輸入和轉換來調節其化學系統的形式和功能。在膠原蛋白等組織中，這種能量轉換會產生具有不同屬性的纖維，從而導致其彈性和堅固性的變化。相比之下，人造纖維是用靜態制造程序制造的，不提供這些動態行為，這使得很難調節它們的性能。

在這項研究中，我們試圖將超分子DNA纖維與一個對光敏感的小分子配對，以一種類似于自然控制生物組織功能的方式，將動態引入這些結構。由于其可預測的組裝和分子識別特性，DNA是一種具有吸引力的新型纖維結構材料。它還具有內在的動態特性，使其成為生產具有可調諧特性的生物相容材料的理想候選材料。

你發現了什么?

當這些成分在室溫下混合時，它們組裝成DNA三螺旋，結合成微米長的纖維，這些纖維相互連接，長成巨大的、纏結的網絡。這些結構存在結構缺陷，限制了它們在材料科學和組織工程應用中的應用。

為了解決這個問題，我們使用光化學系統來調節DNA結構的組裝，并開發了一種程序，其中纖維在智能手機攝像頭的照射下被分解，然后將單個DNA鏈隔離成高能量的雙鏈DNA。當光線被關閉時，DNA鏈就會從它們的高能儲存庫中緩慢釋放出來，纖維就會重新組裝。

我們發現，當這種高能量松弛發生時，初的聯鎖產品并沒有被改造:相反，單個纖維相互平行聚集，產生了具有改善的力學性能和更高的熱穩定性的厚“納米電纜”。

通過我們的光化學方法，聚合的組裝途徑被改變，影響局部纖維結構。使用我們的策略形成的纖維比那些沒有循環激活的纖維具有更少的結構缺陷。因此，我們更“完美”的單個纖維避免分叉，而是鼓勵沿著它們的聚合軸聚合，從而形成堅固而有組織的電纜。

為什么結果很重要?

這項工作的進展之一是發展了新的表征方法(與Gonzalo Cosa教授的實驗室合作)，以理解單纖維水平上的組裝。雖然單分子熒光技術已經被廣泛應用于生物系統的研究，但這項研究標志著直接觀察超分子聚合的不同機制，并發展了光學分析來探索超分子聚合物的異質性。

我們預計這些新方法將廣泛應用于天然和合成材料的研究，并可能提供重要的見解，了解自然如何控制其功能組織的特性，使科學家能夠生產更動態和可調的材料。

當我們發現一種材料的缺陷時，我們可以將其拆卸，并改變其重組的途徑，以完善結構。這就產生了更堅固的生物材料，可以作為細胞生長、組織再生和納米材料組織的支架。

同時進行。這為研究和預防開辟了新的途徑，”她總結道。

關于麥吉爾大學

麥吉爾大學成立于1821年，位于魁北克省的蒙特利爾，是加拿大排名的醫學博士大學。麥吉爾大學一直是國內和國際大學之一。?是世界知名的?高等教育機構，擁有兩個學院、11個學院、13個專業學院、300個學習項目，在校學生4萬余人，其中研究生10200余人。麥吉爾大學吸引了來自全球150多個的學生，其12800名國際學生占學生總數的31%。超過一半的麥吉爾學生聲稱語言不是英語，包括大約19%的學生說法語是他們的母語。