研究人員發現了一種以前未知的DNA液滴內分子運動類型，這可能徹底改變我們對細胞過程的理解，並為先進的生物材料鋪平道路。這一發現可能導致醫學和材料科學的重大進步。
來自美因茨約翰內斯·古騰堡大學、馬克斯·普朗克高分子研究所和德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家們觀察到，當客體分子進入由DNA聚合物製成的液滴時，它們不會隨機擴散。相反，它們以有序的方式穿過液滴，形成一個鋒利的、波浪狀的前沿。「這是一種完全出乎意料的行為，」JGU化學系的陳偉翔解釋說。他們的研究結果發表在《自然·奈米技術》雜誌上。
在經典的擴散模型中，液體中的分子逐漸擴散。例如，當一滴藍色的染料加入水中時，顏色會慢慢散開。然而，DNA液滴中的客體分子表現不同。JGU化學系的安德烈亞斯·瓦爾瑟教授博士說：「分子以一種與經典模型相矛盾的結構化和受控的方式移動，類似於分子波或移動邊界。」
研究小組使用了由數千個單鏈DNA組成的液滴，也被稱為生物分子凝聚物。這些液滴的獨特之處在於，它們的特性可以使用DNA結構和鹽濃度等參數進行精確調整。這些液滴也與生物細胞相關，生物細胞使用類似的凝聚物來組織複雜的生物化學，而無需膜。陳表示：「我們的合成液滴因此形成了一個極好的模型系統，以模擬和更好地理解自然過程。」研究人員將特別設計的「客體」DNA鏈引入DNA液滴中，這些鏈可以特異性地識別並結合到液滴內部。客體分子的新型運動歸因於鎖鑰原理，即添加的DNA和液滴中存在的DNA相互結合。根據陳的說法，這創造了一種動態狀態，這在軟材料中是一種全新的現象。
這些發現不僅對理解軟材料的物理學很重要，而且對細胞中的化學過程也很重要。瓦爾瑟認為：「它們可能是理解細胞如何調節信號和組織分子事件的缺失的拼圖之一。」這對於治療神經退行性疾病特別有趣，在神經退行性疾病中，蛋白質從細胞核遷移到細胞質中並形成凝聚物。隨著時間的推移，這些蛋白質會從動態狀態轉變為更固態，形成有問題的原纖維。瓦爾瑟總結道：「至少可以設想，這些老化過程可以在我們的發現的幫助下受到影響，這將為神經退行性疾病的長期治療開闢一條完全不同的途徑。」