李江 樊春海

要是把自然界生命的基因组比作一本百科全书，DNA就是大自然印制这本书所用的“纸张”，而随着DNA纳米技术的开创，DNA又成了科学家们用来制作DNA纳米结构这种“纸手工”的材料。如今，我们能够想象的各种几何形态，从一维的纳米线到二维的平面图形再到复杂的三维几何体，几乎都以DNA分子为材料得到了实现。

1953年，美国科学家沃森（J.D.Watson）与克里克（F.H.C.Crick）运用X射线晶体衍射技术对脱氧核糖核酸（DNA）分子的空间结构进行研究分析，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，使人类进一步理解了DNA作为遗传信息载体的角色。

DNA由两条脱氧核糖核苷酸的多聚长链组成。作为DNA基本结构单位的每个脱氧核糖核苷酸，包含脱氧核糖、磷酸与碱基各一份。碱基有4种类型，即腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）。DNA分子以单核苷酸链（简称“DNA单链”）形式存在时是“柔性”的，容易扭曲与折叠；但是碱基A与T、C与C可以配对形成氢键，DNA的一条单链与碱基序列可逐一配对的另一条单链形成双螺旋结构，此结构在一定范围内有很强的“刚性”。在生物体内，DNA分子会在合适体液与正常体温条件下，通过酶催化完成双链解螺旋、碱基配对及新双链形成的自我复制过程。

在生命科学领域，科学家围绕DNA如何携带、复制与传递遗传信息进行了大量研究，生命科学进入了分子生物学研究的时代。到1980年代，美国纽约大学的西曼（N.Seeman）教授又开创了一个叫做“DNA纳米技术”的全新领域，把研究视角转向利用DNA独有的分子特性来构建纳米结构材料，以满足生物医学领域的特殊技术需求。……