直接显微镜成像，揭示了DNA折纸纳米结构的细节

研究人员利用一种特殊的扫描透射电子显微镜对DNA折纸纳米结构进行了直接成像。

据phys.org网站9月2日报道，美国能源部埃姆斯实验室（下文简称DOEAL）的科学家们已能够观察到更多DNA折纸纳米结构的细节。这对于深入理解和更好控制DNA的组装有重要意义。

DNA折纸是近年来兴起的一种DNA自组装技术。它将单链环状DNA分子的长“支架”链段折叠在一起，利用短“钉链”在纳米尺度上构建各种类型的二维、三维结构。由于互补碱基对之间相互作用的特异性，DNA被广泛用作构筑块。DNA纳米结构的完全一致性和可量产特性对纳米技术研究人员来讲非常有吸引力，并在很多领域都表现出潜在的应用价值。

DOEAL的电子显微镜专家Tanya Prozorov说：“阻碍纳米科学发展的难题之一在于，我们如何能够清楚地观察正在制造的结构，并以最大细节度理解这些结构。这就是我们希望解决的问题。”

在Prozorov等进行的实验中，最大的挑战在于如何理解三角形折纸结构的三维尺寸、形状和均匀性，进而将它们作为制造均匀的金纳米颗粒超材料的形状特定的结构。由于其化学组成的特殊性，DNA纳米结构很难成像。用传统电子显微镜样品制备方法（粉碎或压扁）准备样品，或将对比染色剂引入其他材料，都可能会改变DNA纳米结构的表面、化学特性。

DOEAL的研究人员利用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜直接捕捉到了DNA折纸纳米结构的精密细节图像。此前，如不借助化学染色和原子力显微镜技术，研究人员是无法获取如此详细的DNA折纸结构细节的。在匹兹堡大学同仁的帮助下，DOEAL的研究人员还从一系列分类的低放大率图像集中获取了二维平均图像，并利用低温电子显微镜使用的专用程序进行了计算分析。Prozorov说：“为了制造基于DNA的等离子体材料，我们需要在DNA结构中嵌入许多金属纳米颗粒，以使其具备特定的电磁特性。为此，我们必须对DNA表面结构、化学特性和微观形貌有很确切的了解。我们使用的方法不涉及染色，也没有改变DNA折纸结构。我认为该方法具有广泛可行性，可作为DNA纳米结构的直接成像方法使用。”

该成果以题为“用电子显微镜成像未染色DNA折纸三角形结构”的论文刊登于Small Methods杂志中。

原创编译：雷鑫宇 审稿：三水 责编：张梦