DNA折纸技术是一种在纳米尺度上进行DNA自组装的技术。这项技术利用了DNA分子的天然碱基配对规则,通过设计特定的DNA序列,使得单链DNA可以折叠并粘合成预先设计的二维或三维结构。其发明背景可以追溯到纳米技术的快速发展以及对精确构建纳米结构的需求。科学家们一直在寻找能够在纳米尺度上精确操作和组装分子结构的方法。
美国著名纳米科学家纳德里安·希曼(Nadrian Seeman)在1991年首次提出DNA纳米技术的概念,并和他的同事们展示了如何使用DNA制作三维结构,如立方体和八面体,这些结构是利用DNA的碱基配对能力来创造任意的分子排列,通过将DNA单链连接成多边形网格来实现的。这一时期的研究为后续为DNA折纸技术的诞生奠定了理论基础,让科学家们意识到DNA可以作为一种构建纳米结构的理想材料。
美国加州理工学院的保罗·罗斯蒙德(Paul Rothemund)于2006年在《自然》杂志上发表了一篇题为《DNA折纸:使用短链将长链DNA折叠成复杂形状》的开创性论文,正式提出了DNA折纸技术。这项技术利用了DNA分子碱基配对的天然属性,从而实现精确的纳米级自组装,使得科学家们能够以一种相对简单且廉价的方式构建出复杂的纳米结构,为DNA折纸技术的广泛应用打开了大门。
自罗斯蒙德的开创性工作之后,DNA折纸技术迅速发展。科学家们开始创建更加复杂的结构,包括各种图案、字母和三维结构。随着技术的成熟,DNA折纸技术的应用范围也在不断扩大。例如,它被用于研究细胞行为、开发新型材料、以及作为电子设备的组件。2010年代,DNA折纸技术被用于创建具有特定功能的纳米装置,如纳米机器人、药物输送系统以及用于生物传感的纳米平台。