科学家构建了首个合成的类DNA聚合物

双螺旋共价聚合物(它们是自然构成要素的螺旋状集合)是生命本身的基础，然而，尽管进行了数十年的研究，但直到现在，科学家们仍无法像非螺旋兄弟们一样完整地合成它们。

由科罗拉多大学博尔德分校的一个小组领导的科学家破解了密码，首次创建了这些大的类DNA分子的合成版本。使用动态共价化学，这是这些研究人员开创的一种化学工具，专注于具有自校正功能的可逆键相互作用，他们不仅能够构建与自然界中复杂的螺旋共价聚合物媲美的螺旋共价聚合物，还可以证实其存在使用单晶X射线衍射(一种强大的，非破坏性的方法来使用光表征单晶)具有绝对的确定性。

以前，科学家只能解决难题的各个部分。不过，上周在《自然化学》杂志上发表的这一新发现将其完成，从而有可能为这个新的研究领域开辟这一关键且未被充分研究的领域，这一新发现可能对从人造酶创造(已在各种医学应用中获得成功的创造)到人类创造新事物产生影响。仿生材料(模仿自然界中存在的过程的材料)。

“人们很少能看到合成聚合物在原子空间位置，链间相互作用，它们如何键合，它们如何在原子水平上缠绕和缠绕方面真正发生了什么，” Wei Zhang的作者说。研究和CU Boulder的化学教授。“但是，对于单晶，我们真的可以通过实验直观地观察原子，键，原子的长度，它们如何相互作用。这就是为什么要获得聚合物的单晶结构非常重要的原因。”

聚合物是通过大量天然或合成键合在一起的较小的相似单元(例如葡萄糖和氨基酸)的堆积而形成的物质或材料。天然存在的聚合物可以包括丝绸，羊毛，DNA，蛋白质，酶和纤维素，而合成聚合物则由科学家或工程师制造，并包括塑料等材料。

取决于其结构，合成聚合物有多种形式-不论是线性的还是螺旋的，链的数量和链的长度。其中，螺旋形聚合物一直是科学家合成复制中最具挑战性的，双链是最困难的，因此迄今为止仅限于短螺旋形低聚物(一种具有很少重复单元的聚合物)。

也就是说，直到这项新的研究。

1. 1的大单晶的光学图像以细长的方形双锥体形状生长。插图：在边缘具有高对比度的暗场光学显微镜图像。图片提供：科罗拉多大学博尔德分校

Zhang及其同事能够使用他们开创的化学工具，动态共价化学，来构建类似DNA的共价螺旋聚合物。当他们这样做时，大分子并不是他们发现的唯一东西。

他们还发现了单晶。

张说：“这真是一个令人惊讶的惊喜。” “在反应结束时，我们注意到反应容器底部有一些闪闪发光的单晶，我们对此感到非常兴奋。我们说，“哇!好吧，让我们试一下(X射线衍射)。“获得聚合物的单晶极为罕见。”

使用单晶同步加速器X射线衍射，研究人员可以毫无疑问地确认他们创造了以前不可能的东西。

但是，这一发现仅仅是他们和这一关键研究领域的开始。

在他们深入结构本身之后，研究人员计划玩耍并探索结构本身，看它们是否可以使晶体自身变大(现在它们很小)，以及它们是否可以控制手性，或者聚合物的螺旋性质，可能对催化(利用催化剂的化学反应过程)，信号转导(信号如何在整个细胞内发送)和传感应用产生广泛影响。

张说：“我们需要做很多合理的设计，综合，结构-属性关系工作。” “最终，我们想证明这是一个用于智能仿生材料设计的非常强大的平台。”

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