巴塞尔大学的物理学家开发了一种新方法，可以在极低温度下检测表面DNA分子的弹性和结合特性。通过结合低温力谱和计算机模拟，他们可以证明DNA分子的行为就像一个小螺旋弹簧链。研究人员在《自然通讯》上报道了他们的发现。

DNA不仅是一个热门的研究课题，因为它包含了生命的蓝图——它还可以用于生产技术应用的微小组件。在一个称为DNA折纸的过程中，科学家可以操纵遗传物质，折叠DNA链，产生微小的二维和三维结构。这些可以用作例如药物容器、导管和高灵敏度传感器。

低温下测量

为了能够形成所需的形状，熟悉所用DNA成分的结构、弹性和结合力是很重要的。这些物理参数在室温下无法测量，因为分子总是在运动。

在低温下也是如此：瑞士纳米科学研究所和巴塞尔大学物理系的恩斯特迈耶教授领导的团队现在首次使用低温力显微镜来表征DNA分子，并检查它们的结合力和弹性。

一块一块分开。

科学家们只在金表面放置了几条包含20个胞嘧啶核苷酸的纳米长的DNA链。在5开尔文的温度下，使用原子力显微镜的尖端将DNA链的一端向上拉。在这个过程中，钢绞线的每一个成分都是一点一点从表面释放出来的。这使得物理学家可以记录它们的弹性以及将DNA分子从金表面分离所需的力。

“分离的DNA片段越长，DNA片段就越软，越有弹性，”主要作者RmyPawlak博士解释道。这是因为DNA的组成部分的行为就像多个螺旋弹簧链相互连接。作为测量的结果，研究人员能够确定各种DNA成分的弹簧常数。

计算机模拟阐明了DNA和表面之间的不连续分离。这是由于金表面的胞嘧啶碱基和DNA骨架之间的键断裂以及它们在金表面的突然移动。理论弹性值与实验密切相关，证实了串联排列的弹簧模型。

快照提供洞察力。

证实了低温力谱非常适合于检测低温下DNA链的力、弹性和结合特性。

“就像低温电子显微镜一样，我们使用低温力谱来拍摄快照，这使我们能够深入了解DNA的特性，”迈耶解释道。"将来，我们也可以使用扫描探针显微镜图像来确定核苷酸序列."