北京白癜风治疗最好的专业医院 http://baijiahao.baidu.com/s?id=1684414714911368070&wfr=spider&for=pc我们都熟悉DNA这个名词，知道DNA是生命的编码。
但你知道它可以像毛衣一样被编织、像乐高一样被组装吗？
这项技术叫DNA折纸术。
与传统的DNA组装技术不同，DNA折纸术通过将一条长的DNA单链，与一系列短DNA片段进行碱基互补，就能可控地构造出高度复杂的纳米图案或结构。
年，一位名叫Rothemund的美国科学家用一条具有个碱基对的DNA长链，弯曲、折叠出一个笑脸。在我国科学家的努力下，同年，上海交通大学BioX中心DNA计算机交叉团队基于DNA折纸术原理构造出了具有非对称的图案，成为该领域的第二项成果。
DNA折纸术是一门什么样的技术？
它如何投入应用、造福人类？
参与“DNA折纸术”研究的科学家之一、中科院院士樊春海向我们讲述了科学家将DNA作为新材料的有趣故事，以及学术交叉给科学研究带来的有益经验。
樊春海
上海交通大学化学化工学院王宽诚讲席教授中国科学院院士我们都知道核酸DNA是我们的遗传物质，它由四个字母组成：AGTC。我们可以把它看作一个四进制的世界，就像我们计算机里面的0和1，只不过它是二进制，编码了我们的虚拟世界。
1和0编码了虚拟世界，而AGTC编码了生命，它们就像代码一样可被编码，而我们每个人都是由AGTC写成的代码
在自然界里，DNA并不仅仅以双螺旋的形式存在，而是有各种各样形态的DNA和RNA核酸，有环形的，有棒状的等。
但是我作为一个化学家，想的是我们能不能合成出新的物质，创造自然界所没有的东西。
我们可以看到在下面一排，就是化学家创造出来的新的核酸形态：有各种四面体的，有笑脸的等，某种程度上已经超越了自然界的形态。
科学家创造出自然界不存在的核酸形态
这个笑脸是美国科学家在年首先做出来的，这是我们现在称为DNA折纸术的技术，就是不把遗传物质DNA当一个生命物质，而是当作材料使用，把AGTC编织出美丽的形状，可以说是科学和艺术的完美融合。
在06年的时候，我们就去了解DNA折纸技术。
什么是DNA折纸？
“DNA折纸”这个名字，某种程度上是美国人起错了。实际上，它就像织毛衣的过程一样，我们的DNA可以被看作是一根很柔软的毛线，当它和几百条短链片段碰撞、组装在一起时，它就像毛线一样被编织成所要的形状。
这位老外不了解织毛衣，他认为这是折纸，所以他把这项技术命名为折纸。这是一个错误的开始，但是它带来了美丽，带来了一整个领域的繁荣。
樊春海院士在造就舞台讲解「DNA折纸术」
我们想，笑脸是一个对称的，所以我们就做了一个不对称的。当时我们跟上海交通大学的贺林院士等一起合作。这个不对称图形，我们做的是中国地图，后来成为这个领域第二个发表的成果。
现在，我们已经可以用DNA折纸术把我们的遗传物质做成各种各样的形态。比如说这只熊猫。
这是示意图，熊猫里面每一个像素仍然是我们的中国地图。这是一个非常带有我们中国特征、中国元素的图案，是用DNA编织而成的图案。
中国于年构造出世界上首个用DNA折纸术构建的非对称图形——中国地图，克服了不对称图形的应力问题。
从06年到现在已经有十几年的时间了，在这个过程当中，我们整个领域的人都一直在想，我们现在可以做各种各样一维的、二维的、三维的形状，就像3D打印一样——不过这是纳米世界的3D打印，它只有个纳米大小。我们能拿这些形状来做什么？
我们发现，可以做这样一个框架结构。
在唐代，人们就懂得利用框架结构来造房子
在宏观世界里，我们最有用的材料之一就是框架材料，像我们现在的房子。事实上，早在唐朝的时候，房子就是由框架组成的。
所以我们就想，是不是可以在纳米世界里面，把DNA的AGTC这四个字母编码出这样一些框架物质来，那我们就可以构造整个纳米世界。
框架为什么是有用的，老子在《道德经》里讲了一句话，我觉得可以非常好地描述这样一件事：“有之以为利，无之以为用。”
如果没有这样一些框架的话，我们在座的都只能风餐露宿；房子一定得是框架结构，如果房子是实心的话，我们就没有办法住了；一定是空屋才能住人，所以“无”才能有用。
有之以为利，无之以为用
中国哲学非常伟大，它完美地把辩证关系阐述清楚——一定要有，才能有之以为利，一定要无，才能无之以为用。
那么这样一些纳米世界的框架材料有什么用处？
我们的房子可以住人，而纳米世界里的DNA框架材料，我们可以让它住上一些生物的分子，比如说我们的核酸本身，核酸适体，我们的抗体、蛋白质、酶等。
樊春海在造就演讲
这些生物分子和它的分子识别过程，核酸的识别，核酸-蛋白的识别，蛋白-蛋白的识别，是我们生命过程的基础，使我们可以说话，可以行动。
但同时，我把它拿出来，拿到体外，这也就是我们现在生物工程的基本工具，包括基因检测，包括免疫检测，包括现在非常时髦的基因治疗、免疫治疗，都离不开一些最基本的分子工具。现在，我们可以让它住到这样一个纳米世界的房子里面。
分子识别是生命活动的基础，也是生物工程（如PCR、免疫检测、基因治疗、免疫治疗）的基本工具
我们在去年提出了这样一个定义，把用DNA做成的框架称为框架核酸。
这是一类人工设计的结构核酸，它的尺寸、形貌和力学特性可以程序性调控，也就是我们通过AGTC这四个字母的编程，可以非常精准地控制它的尺寸，控制它的形貌，控制它的力学特性，就像鸟巢一样。
这样就为分子识别的一些元件，比如核酸蛋白抗体等，提供了结构支撑，从而可以使得我们做更好的癌症早期检测，做更好的癌症治疗，或者为像老年痴呆这样的神经退行性疾病的诊疗提供更好的工具。
框架核酸的结构精妙，它的尺寸、形貌和力学特性都受到程序性调控，就像微型鸟巢
医院合作，用这样一些框架核酸搭成的基本工具来做部分治疗和诊断的工作，医院做的前列腺癌早期诊断方面，取得了不少进展。
《化学求索之路》中樊春海撰写的部分
我们也把这样一个学术思想总结在今年国际NatureChemistry《自然·化学》杂志上。它在创刊十周年之际邀请了国际上50多位科学家共同撰写《化学求索之路》，共同探讨在化学领域还有什么基本课题可以做。
我们写了这样一个条目：我们不是用DNA的遗传信息，而是它的结构信息，利用它的三维结构来为我们生命本身服务。
这就是我现在主要的工作，这个过程当中，涉及到生物，涉及到化学，涉及到物理，需要很多学科交叉。
我的本科是在南京大学生物化学系毕业的，我的博士学位也是生物化学与分子生物学，这也是为什么我会做化学也会做一点物理。
我当时的导师朱德煦先生，他是我们国家比较早开拓生物化学工业的创始人，而另外一位副导师李根喜教授，他的导师陈洪渊先生是化学系的，他是我们国家生命分析化学这样一个概念的创导者。
正是因为在这三位导师的指导下，我们当时非常致力于用化学的工具来研究生物学。我在本科和研究生阶段，就注入了这样一个观念：我们要在学科交叉的这样一个界面上面，来开展工作。我当时的博士论文，就是用电化学方法来检测蛋白质。
年博士毕业之后，我看到一个消息，艾伦·黑格教授获得了年的诺贝尔化学奖，这是当时的他跟瑞典国王合影的照片，他夫人是一位艺术家，他们两位的结合也是科学与艺术的结合。
艾伦·黑格教授与瑞典国王合影
黑格教授是一位物理学家，他得的是化学奖。我想这非常好，我正好是用化学的方法来做生物学，我就跟黑格教授联系，然后就到了美丽的圣芭芭拉校园学习。
这个学院被誉为美国最漂亮的校园，它正好在海边。在黑格教授的办公室，你就可以看到大海。我在那里用电化学技术检测核酸检测DNA，发明了一个叫E-DAN的传感器，我们可以用它来检测基因，做基因检测，我们也可以用它来检测防伪。
E-DNA的传感器
我们写了一篇文章发表在《物证科学通讯》，也被一些国际上的顶级专家认为是一个比较重要的工作。这是我博士后期间的事情。
03年的圣诞节，我回国了，到上海应用物理研究所里参加答辩，答辩的第二天就听说我们上海光源已经获批了，04年1月份就动工。我非常激动地加入了上海应用物理研究所。
上海同步辐射光源：年1月动工；年落成
上海光源不仅是上海的一张名片，也是我们中国的骄傲，在国际上引起了轰动。09年，上海光源建成。Science和Nature杂志就报道说，中国加入了国际同步辐射俱乐部。这给我们的感觉就像中国加入了核俱乐部一样。有这样一个全国最大的科学装置作为支撑，我们拥有了最为先进的物理学手段，使我们可以去研究生物分子，去探讨我刚才说的这样的一些框架核酸。
如果用高强度的X光，用小角散射技术，我们可以看到它在溶液里面是长什么样子？它是怎么演化演变的？正是有这样一些支撑，使我可以在学科交叉的边缘上面来开展工作。
当然我觉得可能同样重要，或者更为重要的一件事情是，我们上海光源的落成，使我们看到中国也可以做出全世界最一流的设施，我们在这样一流的地方来工作，我们要对得起这样一个设施。
在我们研究所里面，一直有这样一个氛围。如果我们做不到全世界最好，那我们可能就不一定要做了。
我希望跟我们在座的年轻科学家说，现在我们有这么好的条件，我们有非常好的人才，我们一定要做出全世界最为原创的工作，我们要勇于跟国际上最先进的团队竞争，不仅要跟他们并行，而且要领导他们！
“院士Talk”是由上海市人才工作协调小组办公室、上海市科技工作党委、上海市教卫工作党委联合主办的系列演讲活动，每期由一家单位负责承办。院士Talk定期邀请中国科学院和中国工程院院士进行专题演讲，旨在面向广泛的社会公众作最前沿的科学知识普及，同时展现卓越的科学家精神。
文字
程睿；校对
黄一成
视频
Eddie；版面
尹欢欢
造就
剧院式演讲，发现创造力
观看本演讲的完整内容，敬
