研究人员发现了一种以前未知的DNA液滴内分子运动类型，这可能彻底改变我们对细胞过程的理解，并为先进的生物材料铺平道路。这一发现可能导致医学和材料科学的重大进步。
来自美因茨约翰内斯·古腾堡大学、马克斯·普朗克高分子研究所和德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们观察到，当客体分子进入由DNA聚合物制成的液滴时，它们不会随机扩散。相反，它们以有序的方式穿过液滴，形成一个锋利的、波浪状的前沿。“这是一种完全出乎意料的行为，”JGU化学系的陈伟翔解释说。他们的研究结果发表在《自然·纳米技术》杂志上。
在经典的扩散模型中，液体中的分子逐渐扩散。例如，当一滴蓝色的染料加入水中时，颜色会慢慢散开。然而，DNA液滴中的客体分子表现不同。JGU化学系的安德烈亚斯·瓦尔瑟教授博士说：“分子以一种与经典模型相矛盾的结构化和受控的方式移动，类似于分子波或移动边界。”
研究小组使用了由数千个单链DNA组成的液滴，也称为生物分子凝聚物。这些液滴的独特之处在于，它们的特性可以使用DNA结构和盐浓度等参数进行精确调整。这些液滴也与生物细胞相关，生物细胞使用类似的凝聚物来组织复杂的生物化学，而无需膜。陈表示：“我们的合成液滴因此形成了一个极好的模型系统，以模拟和更好地理解自然过程。”研究人员将特别设计的“客体”DNA链引入DNA液滴中，这些链可以特异性地识别并结合到液滴内部。客体分子的新型运动归因于锁钥原理，即添加的DNA和液滴中存在的DNA相互结合。根据陈的说法，这创造了一种动态状态，这在软材料中是一种全新的现象。
这些发现不仅对理解软材料的物理学很重要，而且对细胞中的化学过程也很重要。瓦尔瑟认为：“它们可能是理解细胞如何调节信号和组织分子事件的缺失的拼图之一。”这对于治疗神经退行性疾病特别有趣，在神经退行性疾病中，蛋白质从细胞核迁移到细胞质中并形成凝聚物。随着时间的推移，这些蛋白质会从动态状态转变为更固态，形成有问题的原纤维。瓦尔瑟总结道：“至少可以设想，这些老化过程可以在我们的发现的帮助下受到影响，这将为神经退行性疾病的长期治疗开辟一条完全不同的途径。”