1.2 DNA纳米技术

以纳米材料为标志的纳米技术研究已掀起高潮，并已经渗入到包括生物医学在内的诸多学科。作为生物大分子之一的脱氧核糖核酸(DNA)由于具有独特的理化性质，被广泛用于构造各种纳米结构、生物器件和仿生构件。目前DNA纳米技术已成为分子生物学和纳米科学中最为活跃的研究领域，它为纳米器件的制作提供了一种新技术、新方法，对分子级电子元件的研究具有深远的意义，在DNA计算机、纳米生物机械及基因治疗等方面占有一席之地，成为生物化学中一个极具生命力的科学前沿。

近年来，生物与微加工技术的结合日益成为一种新趋势，DNA分子具有热力学上的稳定性、线性的分子结构及机械刚性等优点，可以作为制备纳米线的理想模板。通过DNA为模板的金属化，形成导电性好的金属纳米线和金属团簇的纳米结构，使得DNA分子作为纳米导线构筑纳米器件成为可能。对几种具有代表性的DNA金属化工艺的原理进行了讨论，研究了其新型的制作工艺，通过进一步的自组装和自识别技术，金属化的DNA就可以被用来构建电路，并作为后续的金属沉积模板，在构筑生物纳米器件的领域将有广阔的应用前景。因此，周清华等基于新型DNA金属化工艺银纳米线的制备，以DNA分子作为模板，通过金属化工艺制备出金属纳米线，不但可以提高DNA分子的电导性能，而且可以作为纳米互连，有望构筑以DNA为模板的纳米器件甚至纳米集成电路。

基于DNA金属化工艺制备纳米线的方法主要采用模板法，以DNA为模板在云母基底表面制备金、银、铜以及钯金属纳米线的工作已有报道，而金属纳米线的获得大多是通过化学方法制备的。众所周知，DNA的金属化是以DNA分子的拉伸排列为前提的，所DNA的拉伸程度直接影响到金属化效果的好坏。目前，拉伸DNA分子的方法较多。有动态分子梳法、液流操纵法、离心法、LB拉膜法等等。以云母为衬底的DNA排列工艺已经相当成熟，在其它的衬底，诸如硅、聚合物衬底上也有DNA排列的，但是相对较少。一般来讲，基于硅衬底上的DNA分子排列，通常都会在硅表面沉积一些诸如聚苯乙烯、乙烯基类化合物等的覆盖层，而对DNA分子的拉伸则主要采用分子梳方法。由于硅晶片(wafer)表面平整度和洁净程度远远不及云母的解理面，因此在硅上直接进行DNA分子的拉伸研究非常少见。在微细加工领域，硅材料仍将会占主导地位，因此，在硅衬底上进行DNA的金属化，更加有利于后续的测试和应用。将常见的DNA拉伸排列工艺加以改进，在没有覆盖层的洁净硅片上排布DNA，然后采用新型的Parafilm疏水膜斜向拉伸法对硅基底上DNA拉伸排列，结合微细加工技术，通过化学方法进行金属化，在硅衬底上成功地制备出了连续、均一的银纳米线[4−7]。

2010年8月20日，由国家自然科学基金委员会化学科学部主办，北京大学、清华大学和中国科学院化学研究所联合承办的“第三届全国生命分析化学学术报告与研讨会”在北京大学正式召开。在会议举办的“院士论坛”上，中国科学院长春应用化学研究所汪尔康院士演讲了题为“DNA保护的荧光银纳米簇及其分析应用”的报告[8]。在报告中，汪院士介绍到，近十年来，科学家发现由几个到几十个贵金属原子构成的纳米簇表现出强的依赖于尺寸的荧光发射，并将其发展为一类新型的荧光物质。其中利用单链DNA作为合成模板合成荧光银纳米簇的工作引起了特别的重视，这些新型荧光团具有优异的光谱和光物理性质，并且，这些新型荧光团的产生强烈地依赖于DNA模板序列，通过改变DNA序列可产生可见和近红外区间荧光发射带的不同银纳米簇。这些新型荧光团在很多研究领域如光学分析、单分子研究、纳米器件中都具有很大的应用潜力。论文网